考虑降雨条件的公路边坡稳定性风险分析及工程应用研究

摘要

公路边坡失稳不仅会导致人员伤亡、财产损失，同时会对国家经济建设、社会稳定造成严重影响。降雨对公路边坡的影响范围广泛、破坏程度显著，但由于入渗过程的复杂性，实际工程中大多只通过静态地下水位和强度参数折减等方式来考虑降雨的影响。这种做法忽略了应力场与渗流场的相互作用，必然会加大计算结果与实际工程的偏差。此外，在边坡稳定性风险研究方面，其评价方法大多带有较强的主观性，且缺乏针对雨水集中地区降雨入渗边坡的风险研究。
　　为分析降雨入渗条件下边坡的稳定性及其风险，采用Geo-Studio软件建立渗流场与应力场的耦合模型，分析各方面影响因素在降雨条件下对边坡稳定性的影响程度，以此作为边坡风险评价的依据。主要研究内容如下：
　　（1）阐述了非饱和土边坡的研究现状，介绍了非饱和土渗流理论、非饱和土强度理论、降雨条件下公路边坡渗流和稳定性分析方法、渗流-应力耦合方程和定解条件。
　　（2）建立均质边坡、填土边坡、二元结构边坡和含软弱夹层边坡四类流固耦合模型，分别对降雨条件下边坡的渗流场、应力场及安全系数进行计算。并比较分析降雨条件下边坡几何特征、地质结构、水文条件等因素对四类边坡稳定性的影响。根据安全系数下降的幅度对各影响因素进行排序，结果显示不同类型的边坡排序结果不同，但降雨量对边坡稳定性影响最大。
　　（3）建立针对降雨入渗条件下填土边坡、二元结构边坡、含软弱夹层边坡的风险评估体系。采用指标体系法，按照影响因素重要性排序确定各风险指标的权重，提出了根据安全系数下降比率确定风险指标值的方法，在一定程度上减少了风险评价中主观因素的影响。
　　（4）针对实际滑坡地质灾害治理工程，采用两种降雨方案建立计算模型，发现在降雨量相当的情况下，历时长、强度小的降雨比历时短、强度大的降雨对边坡的危害更大。根据风险分析结果，该边坡的风险等级为高度风险，与实际情况相符。在此基础上建立抗滑桩加固模型，分析抗滑桩各设计参数对加固效果的影响，提出了安全可靠、经济合理的治理方案。
　　上述降雨入渗边坡的稳定性计算和风险分析方法简单可行，可为降雨集中地区类似公路边坡的稳定性及风险评价提供参考。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 研究背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究主要内容

1.4 技术路线

第2章 降雨条件下公路边坡渗流分析理论

2.1 非饱和土中的应力

2.2 土-水特征曲线

2.3 非饱和渗流理论

2.4 本章小结

第3章 降雨条件下公路边坡稳定性分析方法

3.1 分析方法概述

3.2 考虑流固耦合的有限元方法

3.3 考虑降雨入渗的极限平衡法

3.4 本章小结

第4章 降雨条件下边坡稳定性影响因素分析

4.1 有限元方法及模型建立

4.2 降雨入渗对均质边坡稳定性影响

4.3 降雨入渗对填方边坡稳定性影响

4.4 降雨入渗对二元结构边坡稳定性影响

4.5 降雨入渗对含软弱夹层边坡稳定性影响

4.6 降雨入渗对各类边坡稳定性影响比较

4.7 本章小结

第5章 降雨条件下公路边坡稳定性风险分析

5.1 评估指标及权重

5.2 指标值的确定

5.3 风险等级的划分

5.4 本章小结

第6章 某滑坡稳定性分析及加固治理

6.1 滑坡区工程概况

6.2 滑坡稳定性影响因素

6.3 稳定性风险评估

6.4 渗流-应力耦合分析

6.5 抗滑桩加固分析

6.6 治理工程总体布置

6.7 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

作者攻读学位期间的科研成果

致谢