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攀枝花机场12#滑坡形成机理的离心模型试验研究

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摘要

第1章 前言

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 高填方边坡变形破坏机理研究现状

1.2.2 高填方边坡研究中的离心模型试验技术

1.2.3 12#滑坡勘测及研究现状

1.3 研究内容及技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章 研究区地质背景及填方体特征

2.1 自然地理

2.2 地质背景

2.2.1 地形地貌

2.2.2 地层岩性

2.2.3 地质构造

2.2.4 新构造运动及地震

2.2.5 水文地质

2.3 填方体特征

第3章 12#滑坡特征及形成的概念模型分析

3.1.1 滑坡形态及规模

3.1.2 滑坡变形破坏及运动特征

3.2 12#滑坡形成的概念模型分析

3.2.1 滑坡形成条件分析

3.2.2 填筑体失稳机制的概念模型分析

第4章 离心模型试验中降雨模拟改进与验证

4.1 以往降雨模拟存在的问题

4.2 离心模型试验中降雨模拟改进

4.3 降雨板降雨模拟效果的测试

4.3.1 地面测试降雨均匀性

4.3.2 在30g加速度下均匀性验证

第5章 离心模型试验总体设计

5.1 模型比尺及模型构成

5.1.1 模型范围与比尺

5.1.2 模型构成与尺寸

5.2 材料控制参数

5.3 地下水补排及降雨控制设计

5.3.1 地下水补排控制设计

5.3.2 降雨控制设计

5.4 模型观测设施及布置

5.4.1 监测仪器选型与数量

5.4.2 传感器总体布置

5.5 加载过程设计

第6章 材料制备、模型制作与安装

6.1 材料制备试验

6.1.1 基座材料制备试验与制作

6.1.2 填料土制备试验

6.1.3 跑道道面制备

6.1.4 桩的制备

6.2 模型填筑与监测设施埋设

6.2.1 模型填筑

6.2.2 传感器埋设

6.3 试验步骤

6.3.1 称重吊装

6.3.2 安装位移传感器固定架

6.3.3 供水供气通路、线路固定

6.3.6 拆模整理

第7章 12#滑坡形成机理的离心模型试验结果分析

7.1 模型加载及降雨过程

7.2 第一次试验填方体变形及水-土压力变化特征

7.2.1 填方体变形特征

7.2.2 填方体土压力变化特征

7.2.3 填方体孔隙水压力变化特征

7.2.4 阻滑键内力变化

7.3 第二次试验填方体变形及水-土压力变化特征

7.3.1 填方体变形特征

7.3.2 填方体土压力变化特征

7.3.3 填方体孔隙水压力变化特征

7.3.4 阻滑键内力变化特征

7.4 填方体边坡变形失稳过程的综合分析

第8章 12#滑坡形成机理的数值模拟研究

8.1 模型的建立与参数选取

8.2 填方体边坡渗流场的二维模拟

8.2.1 边坡渗流场的二维模拟

8.2.2 填筑料渗透性对边坡渗流场的影响分析

8.2.3 下伏砂岩渗透性对边坡渗流场的影响分析

8.3 填方体边坡应力场-形变场的数值模拟

8.3.1 填方体边坡应力场-形变场的数值模拟

8.3.2 降雨条件下滑坡应力-形变场分析

第9章 结论及建议

致谢

参考文献

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摘要

西南地区有多个在建或已建机场,由于山区众多,地形地质条件复杂,机场建设多具有多挖方、高填方、高地震烈度等特点。而高填方斜坡失稳也给各国人民生命财产及经济建设带来严重损失。因此,高填方斜坡失稳机理的研究对于工程建设具有重大意义。本文借助成都理工大学500gt大型(土工)离心机,以攀枝花机场12#滑坡为背景,模拟在降雨及地下水的情况下斜坡的变形破坏特征,旨在重现其破坏过程,通过高速摄像机及一系列测试元件,分析讨论其滑动破坏机理,主要研究成果如下:
  (1)设计并研发了一套新型离心模型降雨试验装置,包括雾化离心喷淋系统,加压加压系统,照明系统等,该装置能够与模型箱密闭,有效的解决了之前离心机降雨不均匀的问题;
  (2)以攀枝花机场填方体为原型按照模型比N=400来堆筑三维离心模型,并着重考虑了填筑体砂泥、泥岩的分布,并考虑三排抗滑桩,增加道面及地下水模拟装置,尽可能的对机场高填方真实情况进行模拟。在150g加速度的情况下来进行降雨模拟,以求真实还原高填方斜坡的变形破坏过程。共计使用测试元件土压力传感器、孔隙水压力传感器、应变片、位移传感器等60余个。
  (3)根据实验结果及监测元件显示,斜坡在初期以沉降蠕滑为主,最大沉降约4cm,相当于原型6m。并且在变形初期推测其行形成了细小的拉裂缝,降雨之后约2000s之后,位于坡肩以里的U1孔隙水压力传感器最先有反应。并且随降雨入渗孔压在不断增大,最大可达84.43kPa。
  (4)变形阶段经历两次大暴雨之后,坡体发生明显滑动破坏。在此阶段由于持续蠕动土压力一直减小,桩体所受压力一直增大,达66.22MPa。从桩身应变数据也可以看出,后排桩所受的内力远远比前排大,桩体面向滑动方向所受内力比背面大。
  (5)实验模型破坏起始于坡顶平台,坡肩部位变形最大,并且从平面上看左侧变形比右侧大。试验结果与12#滑坡变形破坏过程相似,从斜坡变形破裂特征,抗滑桩受力、孔压土压等多方面深化了滑坡滑动机制认识,验证了滑坡滑动机制是推移式蠕滑-溃滑与超覆。

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