降雨条件下裂隙性膨胀土渗流稳定与变形分析

摘要

随着我国经济的发展，对高等级公路的需求越来越大，因此边坡也越来越多，而膨胀土在我国分布广泛，由降雨引发的膨胀土边坡滑坡事故是公路工程中的常见工程问题。膨胀土边坡特殊的“湿胀干缩”特性使得土体在大气变化作用下产生裂隙，裂隙的存在对降雨条件下边坡渗流特性、稳定性有一定的影响，同时膨胀土变形也会对工程造成一定的危害，因此非常有必要研究降雨条件下裂隙存在以及裂隙深度、位置对边坡的渗流、稳定性的影响以及降雨过程中下裂隙性膨胀土边坡的胀缩变形的发展规律。 本文利用数值软件进行了降雨条件下裂隙膨胀土边坡的渗流及稳定性分析，并开展了边坡变形的计算，主要研究成果如下： 1)基于现有的试验和理论成果，给出了在数值模拟中裂隙的实现方法。 2)通过研究降雨条件下考虑与不考虑裂隙时的边坡含水量分布，发现裂隙存在对边坡渗流有很大的影响。研究裂隙深度对边坡渗流的影响，发现裂隙深度对雨水入渗范围和浅层土体含水量改变速率有一定的影响，随着裂隙深度的增加，雨水入渗范围增加；降雨前期，浅层土体含水量改变速率随裂隙深度的增加而降低，降雨后期，浅层风化层含水量改变速率随裂隙深度的增加而增加。通过研究裂隙位置对边坡渗流的影响，发现隙位于坡顶时边坡含水量差异最小，裂隙位于下坡面时边坡含水量差异最大。 3)裂隙存在对边坡稳定性有很大的影响。进行进行裂隙深度对膨胀土边坡稳定性的影响分析，结果表明边坡稳定性随裂隙深度增加逐渐降低，但降低速率逐渐减缓，同时裂隙深度对边坡潜在滑移面有影响。通过研究裂隙处于不同位置时对边坡稳定性的影响，结果表明裂隙处于上坡面和下坡面的安全系数较低，裂隙位置对边坡潜在滑移面的位置影响不大。 4）基于膨胀土本构模型，实现利用土体吸力的改变预测土体在降雨条件下的膨胀变形。通过研究降雨范围对裂隙性膨胀土边坡变形的影响，发现降雨范围对坡顶变形影响最大。同时研究裂隙对膨胀土边坡变形的影响，结果表明：裂隙存在对边坡变形有很大的影响，边坡变形主要集中在裂隙层；边坡变形随着裂隙深度的增加而增加，均在裂隙层底部存在明显的突变现象。

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