降雨条件下边坡土石混合体的渗透和力学性能试验研究

摘要

近年来,我国的基础设施建设正在快速发展。随着路网规模的扩大,大量的边坡稳定问题也随之产生;高层建筑的大量出现带来了深基坑的开挖与支护问题。在边坡与基坑的失稳破坏过程中,水无疑扮演了重要角色。在我国南方地区,有一类由土石混合体组成的边坡,其破坏规律与一般的土质或岩质边坡有很大的不同。　　土石混合体是一种特殊的土体,它在颗粒组成及其它方面与一般的土体和碎裂岩体相异,因此造成了它物理水理等诸多方面的特性。本文通过室内试验、模型试验、数值模拟三者相结合的方法研究了降雨条件下土石混合体边坡的稳定性,主要取得了如下几个方面的结论和成果。　　(1)通过室内大型直剪试验,对不同含石量、含水量情况下土石混合体的强度特性进行了研究。研究表明:随着含水量的增大,土石混合体的内摩擦角缓慢减小,其粘聚力则呈快速降低之势;随着含石量的增大,土石混合体的内摩擦角和粘聚力均变大,但内摩擦角的变化与含水量的影响相比较大,粘聚力不如含水量的变化影响大。　　(2)通过改进的渗透试验,对不同含石量、控制密度、块石形状土石混合体的渗透系数进行了研究。研究表明:随着含石量的增大,土石混合体的渗透系数几乎成指数形式增长;控制密度越大,其渗透系数越小;相比碎石的情形,块石形状为卵石的土石混合体的渗透系数要大一些。　　(3)通过室内大型模型试验,研究了降雨条件下对土石混合体边坡的稳定性影响。研究表明:土压力的变化集中在降雨期的第一天,以后各天趋于稳定;变形沉降主要发生降雨期的前两天,且降雨时的沉降量远远大于停歇期的沉降量;土石混合体中的含水量随着降雨期与停雨期的更迭反复变化,总体上来说呈逐渐增大的趋势。　　(4)通过FLAC软件模拟了雨水的下渗过程,将随时间变化的饱和度转换为随时间变化的体积含水量,并且把体积含水量、土压力的模拟数据与实测数据进行了比对,结果与模型测试较一致。

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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 本文研究的主要内容和方法

第二章 土石混合体的强度特性研究

2.1 概述

2.2土的强度理论

2.3 影响土强度的因素

2.4 粗粒土的强度特性

2.5 土石混合体抗剪强度及其影响因素研究

2.6 小结

第三章 土石混合体的渗流特性研究

3.1 概述

3.2 饱和—非饱和土体渗流的基本方程

3.3 非饱和土体的渗透特性

3.4 影响土渗透系数的因素

3.5 粗粒土的渗透特性

3.6 土石混合体渗透系数的及其影响因素研究

3.7 小结

第四章 土石混合体边坡在降雨条件下的模型试验研究

4.1概述

4.2 试验装置及试验方法

4.3 试验过程

4.4 土石混合体边坡变形受力机理的探讨

4.5 小结

第五章 降雨条件下土石混合体边坡的数值分析

5.1 概述

5.2 理论分析

5.3 模型参数及建模

5.4 模拟过程

5.5 模拟结果与实测结果的对比分析

5.6 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研与论文发表情况

致谢