降雨条件下考虑裂隙的膨胀土边坡非稳定渗流数值模拟

摘要

膨胀土是一种具有胀缩性、裂隙性和超固结性的特殊粘土，随着高等级公路的大量修建，膨胀土对公路的危害和破坏日渐增多。在公路工程中，降雨引起的膨胀土边坡滑坡是最常见和破坏最严重的工程问题。了解降雨入渗引起膨胀土边坡内部渗流场的变化规律，以及裂隙对膨胀土边坡渗流场的影响，为研究膨胀土边坡浅层滑动的内在机制、提高边坡设计水平，以及预防和治理滑坡灾害提供理论依据。 本文结合南友路一典型膨胀土路堑边坡，通过室内试验了解膨胀土的渗透特性，采用ANSYS分析软件对考虑的膨胀土土体进行降雨条件下渗流分析，了解两种情况下边坡内部渗流场分布的变化规律，研究主要内容如下： 1)对全国典型膨胀土地区的膨胀土试样在室内进行土水特征曲线、收缩试验和饱和渗透试验，对膨胀土土水特征曲线的特征和影响因素进行归纳总结。采用土水特征曲线间接预测渗透系数的方法，获得了灰白色、灰黑色膨胀土和河南邓县膨胀土不同体积含水量下的渗透系数，并对两者关系曲线进行对数模型拟合，拟合效果很好。 2)采用ANSYS分析软件，模拟降雨条件下，考虑裂隙与不考虑裂隙的膨胀土土体内部渗流场的分布情况，对两种情况下渗流结果进行对比分析，分析结果表明，对于渗透性极差的膨胀土而言，在进行渗流分析时，必须考虑裂隙对渗流场的影响。 3)结合实际工程中的膨胀土边坡，在边坡的不同位置设置主裂隙，模拟降雨条件下，存在裂隙的膨胀土边坡内部渗流场分布情况，通过对不同降雨持时边坡内压力水头分布进行分析，分析结果表明：裂隙的存在是诱发膨胀土边坡浅层滑动的关键因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出与研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本论文研究主要内容

第二章非饱和膨胀土渗透特性试验研究

2.1概述

2.2非饱和膨胀土土水特征曲线试验研究

2.3土水特征曲线预测非饱和土渗透系数

2.4本章小结

第三章非饱和土渗流基本理论及有限元解法

3.1概述

3.2非饱和土的流动定律

3.3非饱和渗流控制方程及其渗流定解条件

3.4非饱和渗流的有限元解法

3.5本章小结

第四章降雨条件下的饱和-非饱和渗流分析

4.1降雨入渗的入渗理论

4.2边坡入渗分析中的裂隙处理方法

4.3降雨入渗条件下饱和-非饱和渗流有限元列式

4.4ANSYS计算非饱和渗流的理论基础

4.5本章小结

第五章裂隙性膨胀土非饱和渗流分析

5.1概述

5.2南友路工程概况和渗流分析参数确定

5.3考虑裂隙与否的渗流场分析比较

5.4考虑裂隙的膨胀土边坡渗流场分析

5.5本章小结

第六章结论与进一步建议

6.1主要结论

6.2进一步建议

参考文献

致谢

附录