人工填挖土质边坡冲刷试验研究

作     者：王鲜 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：倪万魁

授予年度：2015年

学科分类：081803[工学-地质工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 

主      题：黄土边坡 模拟试验 坡面冲刷 破坏机理 防治措施 

摘      要：本文以延安黄土边坡为研究对象,依托“人工土石边坡稳定性及防护技术研究项目,通过室内模拟降雨的边坡冲刷试验对黄土边坡在降雨条件下冲刷破坏的演变过程、影响因素和形成机理进行了研究,在此基础上,对黄土边坡坡面破坏的防治措施进行了总结和试验探讨。主要研究工作及成果如下:(1)通过两次较小雨强的降雨入渗试验发现:随着坡度增大,坡面超渗径流的形成时间延长,降雨结束时边坡整体的水分入渗深度受斜坡面单位面积降雨量控制。降雨结束后,水分入渗深度继续增大并最终趋于一定深度不再增加,雨水在坡体内入渗形成的水分浸润线呈现上浅下深的规律。随后土体含水率降低,降低速率先快后慢。比较两次降雨入渗过程还可看出:土体在无前期降雨的第一次降雨试验时,雨滴降落坡面后很快被土体吸收,当坡面土体近于饱和呈浸润状时,开始形成连续的坡面径流;边坡在有前期降雨条件下的再次降雨时,坡面超渗径流形成时间缩短,土体普遍在未达到饱和时即开始形成超渗径流,且因土体内前期水分未完全蒸发,水分入渗深度较前期加深,表明边坡在有前期降雨条件下的再次降雨对边坡的危害增大。(2)通过不同坡度边坡坡面的降雨冲刷试验中坡面冲刷径流量和含泥量结果发现:坡面径流稳定后,径流量大小与坡度成反比例关系;而含泥量的变化过程中存在一个临界坡度,本次试验中临界坡度为45o。定义径流率来表征承雨面积内坡面降雨总量中形成径流的雨量所占比率,试验发现径流率随坡度变化趋势与冲刷含泥量随坡度变化趋势同步,即在坡度为45o时最大,向两侧减小。(3)通过对黄土边坡坡面降雨冲刷破坏全过程的观测和研究,可将坡面冲刷分为溅蚀、浸润、面蚀和坍塌四个阶段,对坡面冲刷破坏形成机理的分析认为,在强降雨下的坡面侵蚀破坏机制可依次分为降雨冲击机制、吸水软化机制和面沟切割机制,降雨过程中三种机制依次作用,共同促进了黄土边坡坡面冲刷侵蚀的发展。(4)通过对黄土边坡坡面现有防护措施及其存在问题的总结,有针对性地选用了不同的防护措施进行了试验研究,试验结果表明:对于设置了截流槽和集水沟的分级边坡,采用不锈钢网铺设平台坡肩、用灰土作为混凝土与黄土间过渡接触带和在坡面栽植黑麦草的方法防护效果良好,能够保证坡面的整体稳定。