降雨-地震耦合作用下基覆型边坡稳定性分析

摘要

随着西部经济的快速发展，山区建设工程的日渐增加，基覆型边坡的稳定性问题变得十分突出。基覆型边坡具有分布范围广、发生频率高、规律性差、防治难度大等显著特点，汶川地震后，地震灾区发生了千次以上的余震，同时汶川灾区降雨量丰富，而降雨和地震都对边坡稳定性有很大影响，因此分析基覆型边坡在降雨-地震耦合工况下的失稳模式及其失稳机理就显得非常必要。　　本文通过模型试验研究了不同降雨时长、不同静置时长、不同支挡结构、不同土体类型四类因素对基覆型边坡在降雨-地震耦合作用下稳定性的影响，对地震作用下的破坏临界加速度、破坏过程、破坏模式、破坏机理以及动力响应规律做了总结和分析，主要得到以下认识：　　(1)基覆型边坡在降雨-地震耦合作用下呈现三种破坏模式：整体加局部破坏、边坡上部沿基覆界面滑移，下部沿土体内部滑移的局部破坏、边坡上下部均沿土体内部滑移的局部破坏。降雨时长和降雨至饱和后的静置时长不会影响破坏模式，仅对边坡土体内部滑移面长度有一定影响，设置支挡结构和改变土体类型对破坏模式影响显著。　　(2)受不同因素影响，基覆型边坡的破坏临界加速度有不同规律。降雨时长增加，破坏临界加速度增加；静置时长增加，破坏临界加速度降低；设置支挡结构，破坏临界加速度增加；改变土体类型，破坏临界加速度呈现碎石土＞砂土＞粉质砂土的特点。　　(3)受不同因素影响，基覆型边坡的动力响应呈现不同规律。增加降雨时长，坡底测点的放大效应增强，坡面和坡中测点的放大效应降低；增加静置时长，边坡内各处土体的放大效应先增加后减小；设置抗滑桩或框架式锚杆，边坡的放大效应均有增大；改变土体类型，碎石土与砂土相比，边坡的放大效应有限增大，粉质砂土与砂土相比，坡中和坡底土体的放大效应减小，坡面土体的放大效应增大。　　(4)基覆型边坡在降雨-地震耦合作用下破坏机理主要在于降雨使边坡部分土体饱和，土体软化，地震作用下，饱和土体的孔隙水压力在急剧增加和急剧降低间循环，导致土体产生液化现象，抗剪强度大幅降低，而后基覆型边坡在地震力作用下破坏。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 降雨作用下的边坡稳定性分析

1.2.2 地震作用下的边坡稳定性分析

1.2.3 降雨和地震耦合作用下的边坡稳定性分析

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 技术路线

第二章 边坡模型试验方案设计

2.1.1 模型箱

2.1.2 模拟振动系统

2.1.3 模拟降雨系统

2.1.4 试验参数测量系统

2.2.1 模型相似分析

2.2.2 土样基本物理性质

2.2.3 土样抗剪强度测试结果

2.3 试验工况设计

2.4 模型试验步骤

2.4.1 模型边坡铺设步骤

2.4.2 土体各类参数的测定步骤

2.5 本章小节

第三章 边坡失稳的典型特征

3.1 改变降雨时长对边坡失稳特征影响

3.1.1 滑坡发展过程

3.1.2 体积含水率的变化

3.1.3 基质吸力的变化

3.1.4 孔隙水压力的变化

3.1.5 边坡动力响应

3.2 改变静置时长对边坡失稳特征影响

3.2.1 滑坡发展过程

3.2.2 体积含水率的变化

3.2.3 基质吸力的变化

3.2.4 孔隙水压力的变化

3.2.5 边坡动力响应

3.2.6 边坡速度场特性

3.3 设置抗滑桩对边坡失稳特征影响

3.3.1 滑坡发展过程

3.3.2 体积含水率的变化

3.3.3 基质吸力的变化

3.3.4 孔隙水压力的变化

3.3.5 边坡动力响应

3.3.6 边坡速度场特性

3.4.1 滑坡发展过程

3.4.2 体积含水率的变化

3.4.3 基质吸力的变化

3.4.4 孔隙水压力的变化

3.4.5 边坡动力响应

3.4.6 边坡速度场特性

3.5.1 滑坡发展过程

3.5.2 体积含水率的变化

3.5.3 基质吸力的变化

3.5.4 孔隙水压力的变化

3.5.2 边坡动力响应

3.5.6 边坡速度场特性

3.6.1 滑坡发展过程

3.6.2 体积含水率的变化

3.6.3 基质吸力的变化

3.6.4 孔隙水压力的变化

3.6.2 边坡动力响应

3.7 本章小节

第四章 边坡失稳的规律分析

4.1 破坏模式分析

4.2 边坡动力响应规律

4.2.1 降雨时长对边坡的动力响应影响规律

4.2.2 降雨停止后的静置时长对边坡的动力响应影响规律

4.2.3 支挡结构对边坡的动力响应影响规律

4.2.4 土体类型对边坡的动力响应影响规律

4.3 边坡破坏的临界加速度规律及机理分析

4.3.1 降雨时长对边坡失稳的临界加速度影响规律及机理分析

4.3.2 降雨停止后静置时长对边坡失稳的临界加速度影响规律及机理分析

4.3.3 支挡结构对边坡失稳的临界加速度影响规律及机理分析

4.3.4 土体类型对边坡失稳的临界加速度影响规律及机理分析

4.4 与前人试验的对比

4.4.1 与不降雨试验工况的比较

4.4.2 与静力加载试验工况的比较

4.4.3 地震和降雨的耦合效应

4.5 本章小节

第五章 结论和展望

5.1 研究内容和主要结论

5.2 存在问题和展望

致谢

参考文献