堆积层滑坡降雨动力增载与参数弱化规律及其稳定性演化规律研究

摘要

本文以国家自然科学基金项目为依托，以三峡库区典型堆积层滑坡——新滩滑坡为例，根据饱和非饱和渗流理论、水动力学理论，充分运用GeoStudio有限元软件各版块功能的特点，先分别对降雨条件下堆积层滑坡的动力增载和强度参数弱化的时空规律进行模拟分析;运用间接耦合分析理论的基本思想对边坡暂态饱和区与非饱和区进行分周期分区域参数赋值，分析并总结了动力增载和强度参数弱化耦合灾变效应条件下边坡的位移场及其稳定性演化规律;结合上述研究成果，提出了排水沟、排水井与混凝土护面综合运用的优化防治措施，并运用GeoStudio加以验证。基于上述分析研究，得出了以下结论:
　　1、降雨入渗对坡体的影响体现在基质吸力衰减与增重两个方面，对坡体是增载过程;在降雨条件下，坡顶、坡体前缘及坡面高突部位较先增载且增载量较大，且其增载区域及增载量随降雨强度及持时的增强不断扩展及增加。
　　2、随着含水率的增加，边坡土体粘聚力呈现明显的非线性衰减规律，而内摩擦角则呈现近似线性衰减的规律，此规律在堆积土中尤为突出;c值衰减程度明显大于φ值衰减程度，堆积土强度参数的衰减弱化程度介于粘性土和块碎石土之间。
　　3、同一降雨强度条件下，相同降雨持续时间内坡体后缘位移量、前缘位移量和中部位移量依次增加，且坡体表层位移量大于坡内深部位移量;坡体各部位位移量均随着降雨的持时及降雨强度的增加是不断递增。
　　4、随着降雨的进行，边坡的潜在滑动面深度逐渐由深变浅，前缘剪出面逐渐向上抬升。
　　5、增载效应贯穿于整个降雨过程中，而弱化效应是降雨后期随着坡体含水率的增加才出现的，其后边坡稳定性快速降低;耦合效应、弱化效应、增载效应引起的稳定性系数衰减率依次降低;随着降雨持时的增大，坡体稳定性系数衰减越明显，且三种灾变效应引起的稳定性系数衰减率差别越明显。
　　6、结合降雨增载弱化耦合灾变规律研究成果，提出后缘明沟排水，中部排水井，前缘混凝土护面的综合优化防治措施，并结合工程实际进行分析与评价。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题立项依据和研究的意义

1．2 降雨型滑坡的研究现状

1．2．1 极限平衡法和数值模拟方法

1．2．2 强度参数折减法与敏感性分析方法

1．2．3 数学统计分析方法

1．2．4 耦合集成、非线性分析及概率分析

1．3 目前滑坡研究存在的问题与瓶颈

1．4 本文主要研究内容及创新点

1．4．1 本文主要研究内容

1．4．2 创新点

第2章 降雨型堆积层滑坡的基本特征及其与降雨关系研究

2．1 堆积层滑坡基本特征

2．2 堆积层边坡的水环境特点及其与水环境关系研究

2．2．1 三峡库区降雨量时空分布规律

2．2．2 三峡库区滑坡与降雨动力因素的关系

2．3 新滩滑坡及其位移演化特征与降雨的关系研究

2．3．1 新滩边坡自然地理特征

2．3．2 新滩边坡构造特征

2．3．3 新滩滑坡气象水文特征

2．3．4 新滩滑坡变形演化过程与特征

2．3．5 新滩滑坡变形特征与降雨量的关系

2．4 其他典型堆积层滑坡的形成与降雨的关系研究

2．4．1 黄蜡石滑坡变形与降雨的关系

2．4．2 鸡扒子滑坡形成机制与动力因素

2．5 本章小结

第3章 降雨的滑坡灾变效应及理论分析

3．1 水的作用

3．2 降雨灾变效应分析的理论依据

3．3 边坡中的静水压力和动水压力

3．3．1 孔隙水的增载效应模型

3．3．2 地下水对坡体强度参数的影响

3．4 加载弱化动力灾变耦合分析原理

3．5 本章小结

第4章 滑坡的水动力灾变规律及其与稳定性关系的数值模拟研究

4．1 有限元软件GeoStlldio介绍

4．2 新滩边坡降雨动力增载规律的数值模拟研究

4．2．1 新滩边坡数值模型的建立

4．2．2 降雨条件下边坡渗流演化规律研究

4．3 新滩边坡强度参数的弱化规律研究

4．3．1 边坡强度参数的特征及不同弱化效应分析

4．3．2 降雨对边坡强度参数的弱化规律研究

4．3．3 堆积层滑坡体强度参数弱化的时空规律

4．4 降雨条件下堆积层滑坡体增载与强度参数弱化灾变规律的耦合分析

4．4．1 增载与强度参数弱化耦合灾变效应分析方法

4．4．2 降雨条件下滑坡位移场分析

4．4．3 降雨条件下滑坡稳定性分析

4．5 本章小结

第五章 降雨型堆积层滑坡的防治措施研究

5．1 降雨型堆积层滑坡的防治措施

5．1．1 滑坡的防治原则

5．1．2 防治措施

5．2 新滩滑坡的防治措施

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文、申请专利及参加科研项目

致谢