西安地区黄土斜坡人工降雨试验研究

摘要

黄土是一种第四纪沉积物,具有弱结合、多孔隙的特征,受水浸润后强度折减较大,天然黄土坡体在持续自然降雨条件下的滑动是一种常见的自然灾害。目前,有关黄土斜坡现场人工降雨研究尚不多见,为此,论文以户县牛角沟典型黄土斜坡体为研究对象,进行了人工降雨现场试验研究,重点分析自然降雨对坡体变形及稳定性的影响,并就坡体破坏特征与孔压、内部变形进行了深入分析研究。
　　在搜集西安地区多年降雨资料和野外黄土斜坡勘察的基础上,考虑了人工降雨装置的合理性及人工模拟降雨的相似性,综合各方面因素制定了现场试验测试方案。模拟试验依据坡体所处的不同边界条件和稳定状态及不同降雨强度条件分为三个阶段,坡脚临空阶段,两侧临空阶段,坡体注水阶段。每一阶段历时14天左右,现场试验共计42天。现场试验过程中,在控制不同雨强条件下,采用自动化监测系统对坡体内部孔压、坡体位移及坡面位移数据实时采集。
　　通过现场测试,得到了在人工降雨雨强为274mm/d、302mm/d与坡体注水15.265m3/d条件下坡体孔隙水压力、内部位移随着降雨时间和土层深度的变化规律及各自的有效影响深度,并分别分析了坡体孔压、坡体内部位移、表面位移在降雨进行与停止阶段的变化差异,进而对滑坡危险期进行了分析。通过进一步分析,揭示了在坡面降雨与坡体注水两种方式下坡体孔压和位移的变化差异。
　　为全面分析黄土坡体失稳特征,进行了室内土工试验,探讨了降雨前后土体物理力学参数的变化特征。在此基础上,采用ADINA软件对不雨强条件下坡体的变形特征进行了模拟。综合对比研究认为,人工降雨过程中,黄土坡体孔压与位移变化受降雨强度、土层深度、降雨时间的共同作用,降雨强度和土层深度的影响最为明显。连阴雨或暴雨是导致黄土斜坡滑动的主要诱因。相同降雨时间内,降雨和停雨阶段位移变化均随降雨强度的增大由表及里逐次减少,停雨阶段位移变化大于降雨阶段;孔隙水压力增长与消散与深度近似呈对数函数关系,随雨强增加呈现逐渐增长的规律。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3主要研究内容

1.4 研究思路

1.5 研究方法

第二章 人工降雨试验方案设计及实施

2.1 现场概况

2.2 人工降雨实施方案

第三章 试验区土质的基本参数测定

3.1 室内试验

3.2 现场土的基本参数试验

3.3 降雨前后黄土物理力学参数对比分析

3.4 小节

第四章 降雨试验现场测试分析

4.1 现场温湿度与蒸发量测试

4.2 坡体内部孔压变化分析

4.3 坡体内部位移变化分析

4.4 表面位移计测试结果分析

4.5 坡面全站仪测试数据分析

4.6 孔压对坡体变形的影响分析

4.7 小结

第五章 黄土斜坡滑坡数值仿真分析

5.1 ADINA软件简介

5.2 模型建立与参数选取

5.3 数值仿真分析

5.4 小结

结论与建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢