降雨入渗条件下非饱和黄土高填方边坡稳定性研究

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黄土作为一种典型的非饱和土,其非饱和性质对黄土边坡的稳定性具有十分重要的影响。随着国家“一带一路”战略的实施,在我国的中西部广大地区形成了数量较多的黄土边坡。黄土边坡中的浅表层土体常年处于非饱和状态,在非饱和状态下,黄土具有十分复杂的土水特征及工程特性。降雨可以引起非饱和土体基质吸力的变化,在很多情况下降雨是导致浅层非饱和黄土边坡变形破坏甚至诱发其失稳的主要因素。本文以陕西省铜川市王益区川口水泥灰岩采石场生态修复示范项目形成的黄土高填方边坡为工程背景,在开展高填方黄土土水特性的试验研究基础上,采用有限元方法开展了基于填方黄土的非饱和特性及不同降雨入渗条件下的高填方边坡稳定性研究。主要的研究工作及成果如下:(1)利用GCTS土水特征曲线仪对不同颗粒级配试样进行土水特征曲线的测量工作,通过Matlab软件对试验获得的土水特征曲线数据进行拟合分析,分析了颗粒级配对非饱和黄土土水特性的影响;确定了适合本文试样的土水特征曲线(SWCC)数学模型,研究了不同参数变化对土水特征曲线的影响。(2)对颗粒级配不同的黄土试样进行增减湿循环土水特征曲线试验,研究了颗粒级配对土水特征曲线滞回特性的影响,结果表明,颗粒粒径越小,其土水特征曲线滞回特性越明显。(3)采用Gardner经验模型、Van Genuchten统计传导模型对填方黄土的渗透系数曲线特性进行了研究,得到了不同模型的渗透系数变化规律。(4)利用ABAQUS有限元分析软件对降雨入渗条件下黄土边坡的稳定性变化规律开展数值模拟研究,分别从降雨历时、降雨强度、降雨类型、土水特征曲线、渗透系数5个方面对边坡的稳定性进行了分析评价,得到了不同降雨要素对边坡稳定性的影响规律。
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