降雨条件下含裂缝岸坡渗流稳定特性研究

作     者：戴绘 

作者单位：长沙理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦卫星

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 081503[工学-水工结构工程] 

主      题：饱和-非饱和 降雨 渗流 岸坡稳定 裂缝 

摘      要：降雨是引起边坡破坏的主要诱因之一,据统计降雨条件下含裂缝边坡常出现边坡失稳的现象,这说明边坡的失稳与降雨入渗及裂缝的存在有密切的关系,分析降雨条件下含裂缝边坡的渗流场及稳定性演化规律,对边坡失稳防治具有重要的理论和现实意义。本文基于渗透参数试验得出的饱和渗透系数及土水特征曲线,建立含裂缝边坡案例工程的数值模型,在阐述饱和-非饱和渗流理论和降雨入渗理论的基础上对降雨条件下含裂缝岸坡的渗流场进行计算,分析了降雨条件下暂态饱和区和入渗影响区的演化规律,并运用极限平衡法对边坡稳定性进行研究。本文重点研究的是降雨雨型、裂缝位置、裂缝倾角及裂缝深度对岸坡渗流稳定特性的影响,主要做了如下几个方面的工作。(1)饱和-非饱和渗流计算的方法介绍。基于达西定律及能量守恒定律,介绍了饱和-非饱和渗流控制方程的推导过程及其定解条件,并阐述了土水特征曲线及边坡降雨入渗基本理论。(2)土体渗透参数试验研究。饱和渗透系数和土水特征曲线对降雨条件下边坡渗流稳定特性具有十分重要的影响,本文通过变水头渗透试验对研究边坡的粘土饱和渗透系数的取值进行测定,并利用离心机法得出该土体的土水特征曲线。通过这两类试验,较准确地确定了岩土体的渗透参数。(3)饱和-非饱和渗流理论的阐述及降雨条件下含裂缝岸坡渗流演化分析。本文运用GeoStudio软件SEEP/W模块对不同降雨雨型、裂缝位置、裂缝倾角及裂缝深度下含裂缝岸坡的瞬态渗流场进行计算,并系统研究了降雨雨型、裂缝位置及裂缝倾角对岸坡暂态饱和区和裂缝深度对岸坡入渗区的影响,得出的结论对降雨条件下含裂缝岸坡稳定性的分析具有重要的意义。(4)边坡稳定分析方法的阐述及含裂缝岸坡稳定性的计算分析。基于岸坡渗流分析得出的渗流场,研究了降雨条件下含裂缝岸坡的稳定性,其中主要分析了不同降雨雨型、裂缝位置、裂缝倾角及裂缝深度下对含裂缝岸坡稳定性的影响,对降雨条件下类似含裂缝边坡的稳定性预测具有借鉴意义。