降雨条件下考虑裂隙的膨胀土边坡非稳定渗流数值模拟.pdf

长沙理工大学
硕士学位论文
降雨条件下考虑裂隙的膨胀土边坡非稳定渗流数值模拟
姓名:刘平
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:郑健龙
20070401
摘要膨胀土是一种具有胀缩性、裂隙性和超固结性的特殊粘土,随着高等级公路的大量修建,膨胀土对公路的危害和破坏日渐增多。在公路工程中,降雨引起的膨胀土边坡滑坡是最常见和破坏最严重的工程问题。了解降雨入渗引起膨胀土边坡内部渗流场的变化规律,以及裂隙对膨胀土边坡渗流场的影响,为研究膨胀土边坡浅层滑动的内在机制、提高边坡设计水平,以及预防和治理滑坡本文结合南友路一典型膨胀土路堑边坡,通过室内试验了解膨胀土的渗透特性,采用治鋈砑钥悸堑呐蛘屯镣撂褰薪涤晏跫律鞣治觯解两种情况下边坡内部渗流场分布的变化规律,研究主要内容如下:验和饱和渗透试验,对膨胀土土水特征曲线的特征和影响因素进行归纳总结。采用土水特征曲线间接预测渗透系数的方法,获得了灰白色、灰黑色膨胀土和型拟合,拟合效果很好。采用治鋈砑D饨涤晏跫拢悸橇严队氩豢悸橇严兜呐蛘土土体内部渗流场的分布情况,对两种情况下渗流结果进行对比分析,分析结果表明,对于渗透性极差的膨胀土而言,在进行渗流分析时,必须考虑裂隙对结合实际工程中的膨胀士边坡,在边坡的不同位置设置主裂隙,模拟降雨条件下,存在裂隙的膨胀土边坡内部渗流场分布情况,通过对不同降雨持时关键词:膨胀土;土水特征曲线;渗透函数;裂隙;瞬态渗流灾害提供理论依据。对全国典型膨胀土地区的膨胀土试样在室内进行土水特征曲线、收缩试河南邓县膨胀土不同体积含水量下的渗透系数,并对两者关系曲线进行对数模渗流场的影响。边坡内压力水头分布进行分析,分析结果表明:裂隙的存在是诱发膨胀土边坡浅层滑动的关键因素。
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日期㈡⒈C芸冢凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤年夕月妒学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书长沙理工大学本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒉槐C芸凇朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊獭作者签导师签日期:,’.
第一章绪论问题的提出与研究意义膨胀土是一种特殊土,它具有一般粘性土所没有的一些特殊性质,由于其矿物组成和结构方面的特点,使它具有吸水膨胀、失水收缩的性质,由此常给工程带来许多问题。膨胀土的特殊性质可归纳为三个方面,即胀缩性、裂隙性性”引起。膨胀土分布广泛,在世界六大洲多个国家都有分布。我国是分布广、面积大的国家之一,先后在多个省市发现膨胀土,每年因膨胀土造成的经济损失估计达诿涝。过去,我国公路等级低,在膨胀土地区修筑公路时,由于填挖高度不大,路基病害虽时有发生,但危害不严重且影响不大,公路部门并未给予足够的重视,世纪年代才出现一些零星的研究报告,缺乏全面的研究。近年来,随着我国经济建设的迅猛发展,高等级公路的大量修建,膨胀土对公路的危害和破坏日渐增多,加之全国各地膨胀土的成因、气候条件对公路工程的危害性和破坏的程度不周,膨胀土及其工程问题的研究成为公路部门必须克服的难关。世纪之交,党中央国务院又提出西部大开发的伟大战略,为加快西部的开发与建设,改变交通落后的状况,促进经济快速发展,西部膨胀土地区的多条高速公路开始修建或在积极筹划中。为此,交通部于年立项开展。膨胀土地区公路修筑成套技术研究”,目的是要解决好膨胀土地区公路修筑中所遇到的关键技术问题,长沙理工大学被确定为该项目的主持单位。课题组在广西南友公路选择试验路段作为项目研究的依托工程,广西南友公路全长约ɡ铮废叽┰侥髋璧厥保龅降谌凳夹峦衬嵌磷惩岩及其风化残积形成的厚层粘土,普遍具有膨胀性。宁明盆地处亚热带湿热气候条件,旱湿两季明显,调查发现几乎所有破坏了的边坡都是在雨季刚结束后,由于长时间的干旱,使得边坡表面的裂隙极度发育,为雨水的浸入提供了良好的通道,导致膨胀土边坡的失稳。因此,本文对降雨条件下,存在裂隙的膨胀土边坡进行渗流分析,了解其内部孔隙水压力的分布规律,从而为研究降雨入渗引起膨胀土边坡浅层滑动的内在机制、提高边坡