裂缝充水对土质滑坡稳定性影响的试验研究

摘要

自然界中，滑坡体上经常因变形产生拉张裂缝，降雨形成的地表径流通过裂缝入渗进入滑坡体对滑坡的稳定性产生影响。本文以这种普遍现象为线索，采用室内试验研究土质滑坡裂缝充水对其稳定性产生的定量(或半定量)影响，为滑坡预测预报及其防治研究提供新思路。本项研究首先针对滑坡中的单条裂缝，研究其充水情况下的流线分布特征、入渗量及入渗强度等；然后根据单裂缝水的入渗特征，对具有多条裂缝的滑坡稳定性进行试验与评价。通过研究，获得的主要认识和结论如下： (1)根据自然界土质滑坡的物质组成特征，选择粘土、细砂、粗砂、石子及水作为基础材料，按一定的质量比例配制出三种滑坡体材料及四种滑带材料。对滑体材料及滑带材料进行相关参数的测定，并对滑带材料进行不同饱和度下的抗剪强度测试，得出抗剪强度与材料饱和度之间呈线性趋势变化关系。 (2)在设计的测试设备内制作单裂缝试验模型，然后向裂缝内充水，并观察和测试水在试验模型内的渗流情况和不同时刻流线的分布特征。根据流线分布计算出入渗量。改变裂缝深度、裂缝内水位高度及试验材料，研究入渗量与这些试验条件的关系，得出裂缝内水的入渗特征曲线。研究揭示，裂缝水的入渗量及平均入渗速率与入渗时间呈对数函数趋势关系；入渗量与裂缝内水位高度的二次方呈正比关系，与试验材料渗透系数呈正比关系。综合以上关系，得出入渗量与裂缝内水位高度、材料渗透系数及裂缝深度的关系表达式。 (3)选择配制的一种滑体材料及滑带材料进行裂缝充水对土质滑坡稳定性影响的综合试验。按滑坡体上裂缝数量多少共进行了四次试验，根据试验结果归纳出滑坡存在多条裂缝下裂缝内水的入渗特征，即，相同时间下入渗量随滑坡体上裂缝数量的增加而增加，平均入渗速率也随裂缝数量的增加而加快。入渗量及平均入渗速率与入渗时间呈对数函数趋势关系。 (4)通过裂缝充水对滑坡稳定性相关因子影响的研究，对滑坡稳定性进行分时段综合评价，得出滑坡从试验开始到试验结束的稳定性变化过程，即滑坡稳定性随裂缝内水的入渗时间增加而不断降低，在裂缝充水结束后，滑坡稳定性逐渐提高。根据综合试验结果，推出滑坡稳定性系数与裂缝内水的入渗量的半定量函数关系表达式。并得出裂缝充水特征通过控制入渗量间接控制滑坡的稳定性，裂缝内水产生的静水压力对滑坡的稳定性具有明显的不利影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

1.1选题依据及研究意义

1.2国内外研究现状及存在的问题

1.2.1饱和土力学理论的边坡稳定性分析方法研究

1.2.2非饱和土抗剪强度理论的研究现状

1.2.3降雨条件下边坡的稳定性分析方法研究

1.2.4存在的问题

1.3主要研究内容、研究思路及技术路线

1.3.1主要内容

1.3.2研究思路与技术路线

第2章试验材料配制及相关参数测定

2.1试验材料配制

2.1.1试验材料选取

2.1.2试验材料配制

2.2相关参数测定

2.2.1滑体试验材料相关参数测定

2.2.2滑带试验材料相关参数测定

2.2.3滑带土抗剪强度变化特征分析

2.3小结

第3章单条裂缝充水入渗试验研究

3.1试验目的及研究意义

3.2试验设备及模型制作

3.2.1试验设备设计

3.2.2试验方案及模型制作

3.3试验过程及现象

3.4试验数据整理及入渗特征曲线

3.4.1试验数据整理

3.4.2入渗特征曲线

3.5小结

第4章裂缝充水特征与入渗量关系研究

4.1裂缝内水的入渗过程理论分析

4.1.1渗流基本定律

4.1.2裂缝内水的入渗过程理论分析

4.2裂缝内水位高度与水的入渗量的关系分析

4.3裂缝深度与水的入渗量的关系分析

4.4试验材料渗透性能与水的入渗量的关系分析

4.5综合因素下裂缝内水的入渗量研究

4.6 小结

第5章裂缝充水对土质滑坡稳定性影响的综合试验研究

5.1试验目的

5.2试验设备及试验方案设计

5.2.1试验设备

5.2.2试验方案设计

5.3滑坡模型制作

5.3.1滑坡模型制作

5.3.2滑坡模型稳定性初步评价

5.4试验过程及现象

5.5试验数据

5.6滑坡模型内流线分布及入渗特征分析

5.6.1流线分布特征

5.6.2入渗特征分析

5.7小结

第6章裂缝充水对土质滑坡稳定性影响初步研究

6.1裂缝充水对滑坡稳定性相关因子的影响研究

6.1.1对滑体重度的影响

6.1.2对滑带抗剪强度的影响

6.1.3对地下水位的影响

6.1.4对静水压力的影响

6.1.5对动水压力的影响

6.2相关因子综合影响下滑坡稳定性评价

6.3滑坡稳定性随裂缝内水的入渗量变化关系初步探讨

6.4裂缝充水特征、裂缝特征与滑坡稳定性的关系初步探讨

6.5基于裂缝充水对滑坡稳定性影响的防治措施

6.5.1深部夯实裂缝

6.5.2修筑地表排水设施

6.5.3降低地下水位

6.5.4生态护坡

6.5.5加强监测

6.6小结

结论与建议

致谢

参考文献

附表