降雨条件下考虑孔隙气体影响的非饱和土边坡稳定性研究

论文摘要

实际工程中大部分土质边坡土体均处于非饱和状态,且因降雨诱发的边坡失稳灾害发生频率较高。降雨后非饱和土边坡土体由非饱和状态向饱和状态转变,导致土体的固-液-气三相形态均会发生变化,宏观表现为边坡土体的基质吸力降低和边坡土体抗剪强度的减小,最终导致非饱和土边坡土体的破坏,这种破坏的机理非常复杂,引发的灾害十分严重,因此研究降雨条件下考虑孔隙气体对非饱和土边坡稳定性的影响具有重要意义。（1）通过对现场取得的非饱和土样,在不施加任何扰动的条件下,测定非饱和土样的含水率、粘聚力和内摩擦角等物理力学参数,以此确定降雨条件下非饱和土边坡数值分析的土体参数;（2）基于由土骨架平衡理论推导的非饱和土有效应力方程与抗剪强度方程,将基质吸力和总粘聚力引入到Mohr-Coulomb弹塑性模型中,土-水特征曲线（SWCC）采用van Genuchten模型。在非饱和-饱和渗流状态下,建立非饱和渗透系数与基质吸力的关系式,利用Fish语言实现非饱和区域在降雨过程中的非饱和渗透系数实时动态计算,从而实现无孔隙气体影响的非饱和土边坡非饱和-饱和渗流与稳定性分析的数值耦合计算;（3）根据降雨后非饱和土边坡孔隙气体逸出条件和气垫形成条件,利用Weibull分布统计分析方法对孔隙气体逸出位置和气垫形成位置进行分析,分别建立非饱和土边坡考虑孔隙气体逸出情况下的非饱和-饱和渗流场和考虑气垫形成情况下的非饱和-饱和渗流场,进而进行考虑孔隙气体影响的非饱和土边坡非饱和-饱和渗流与稳定性分析的数值耦合计算;（4）对降雨后非饱和-饱和状态变化下非饱和土边坡无孔隙气体影响与有孔隙气体（逸出、气垫）影响的数值计算结果进行分析,得到了降雨后无孔隙气体影响及有孔隙气体影响的非饱和土边坡的基质吸力分布、变形、破坏以及安全系数的变化规律。进一步将降雨条件下考虑孔隙气体影响的非饱和土边坡稳定性相关状态参量进行定量分析,为非饱和土边坡工程稳定性分析提供理论支持。该论文有图30幅,表10个,参考文献62篇。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王思萌

导师: 董建军

关键词: 非饱和土,边坡,孔隙气体,基质吸力,抗剪强度,安全系数

来源: 辽宁工程技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 辽宁工程技术大学

基金: 辽宁省自然科学基金

分类号: TU43

DOI: 10.27210/d.cnki.glnju.2019.000113

总页数: 85

文件大小: 4038K

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