雨水入渗对非饱和土斜坡内孔隙水压影响的研究

摘要

在降雨对非饱和土斜坡稳定性影响的研究中，对降雨强度、降雨持续时间和降雨量的研究比较成熟，而研究雨型对斜坡稳定性的影响比较少。目前，在研究雨型对斜坡稳定的影响时，大多都是假设理想化的柱状雨型分布的情况下，研究雨型的均匀性对稳定性的影响。而在实际的降雨过程中雨峰出现的次数以及出现的时刻对滑坡的预报和防治是非常重要的。因此，研究一场降雨过程中雨峰在何时出现对滑坡的预报和防治具有重要的理论和实际意义。本文从研究降雨类型对非饱和土斜坡内孔隙水压力的影响入手，来研究雨峰的位置对斜坡的稳定性的影响的。本文主要的研究内容和成果如下：
　　1)在非饱和土力学的基础上推导了二维渗流控制控制方程的稳态渗流方程和瞬态渗流方程。然后，利用 SEEP/W计算软件对非饱和土瞬态渗流稳态进行建模分析，并且提出了在建模过程中使用 SEEP/W的一些注意事项。
　　2)在假设长期降雨过程中前期降雨的分布类型的情况下，通过利用有限元方法计算在给定的边界条件下（包括降雨边界条件）非饱和土斜坡内的渗流过程，得到了不同时刻时孔隙水压力的分布。通过对数值计算结果的分析，表明：在长期的降雨持续期内对于柱状降雨分布类型，可以描述它对孔隙水压力有明显影响的参数为：降雨持续时间和间歇持续时间的比值、在前期降雨过程中每次降雨的降雨强度和持续时间。对于长期的前期降雨的不同分布类型对非饱和土斜坡内孔隙水压力影响最大的情况是：当降雨持续时间与间歇持续时间比较接近时，较大的降雨强度和较长的降雨持续时间。
　　3)选取了一个降雨强度公式，在此基础上根据 Keifer和Chu雨型模型公式计算出了不同时刻下降雨的强度。然后在雨峰相对位置参数 r取不同的值时，对不同土的水力学特性，初始条件的情况进行有限元渗流计算。得到了不同的模型参数下孔隙水压力的变化规律。数值计算结果表明：在一定的降雨持续时间内，随着r值的增大，孔隙水压力增加的幅度先增加后减小，即对孔隙水压力影响较大的雨峰时刻为降雨持续期内中间时刻。对于Keifer和Chu雨型当降雨持续期小于12小时时这一规律比较明显。
　　4)在保持与Keifer和Chu雨型的总的降雨量、降雨持时和峰值强度相同的情况下，设计了一组柱状单峰雨型，计算了雨峰相对位置不同时孔隙水压力的变化，同时也考虑不同的水力学特性和初始条件。并且对两种雨型做了比较。计算结果表明：对于降雨持续时间比较短的情况下，Keifer和Chu雨型可以用来研究在雨峰出现在不同的时刻时，降雨对非饱和土斜坡内孔隙水压力的影响规律。在模型的假设条件下，柱状雨型则无法对这一问题进行研究。利用柱状雨型计算的孔隙水压力比利用 Keifer和Chu雨型计算的孔隙水压力偏大。

目录

雨水入渗对非饱和土斜坡内孔隙水压影响的研究

THE INVESTIGATION ON THEEFFECT OF RAINFALL ON POREWATER PRESSURE WITHINUNSATURATED SOIL SLOPES

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 非饱和土的渗流规律及二维控制方程的推导

2.1 引言

2.2 非饱和土特性

2.3 非饱和土中的流动定律

2.4 非饱和土中的渗流控制方程

2.5 本章小结

第3章 非饱和土渗流的有限元建模

3.1 引言

3.2 有限元方法的基本原理及Galerkin 加权余量法

3.3 SEEP/W 软件中的有限元方法基本原理

3.4 Geo-slope 软件SEEP/W 简介

3.5 本章小结

第4章 降雨入渗对非饱和土斜坡内孔隙水压影响的参数分析算例

4.1 引言

4.2 降雨入渗条件下斜坡中孔隙水压力分布的计算

4.3 计算结果分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢