降雨入滲條件下土坡水土作用機(jī)理及其穩(wěn)定性分析與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究.pdf

1、大氣降雨引起邊坡變形失穩(wěn)是自然界常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害。它產(chǎn)生的機(jī)理主要在兩個(gè)方面：一是降雨動(dòng)能外部作用，二是降雨入滲后坡體內(nèi)部產(chǎn)生的有關(guān)作用。以往的研究只注重前者，對(duì)于后者研究較少，而這種作用往往是非常重要的?；诖四康?，本文將對(duì)降雨入滲條件下土坡水土作用機(jī)理及其土坡穩(wěn)定性分析與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)進(jìn)行試驗(yàn)與理論研究。全文主要技術(shù)路線是根據(jù)降雨入滲對(duì)土坡作用事態(tài)的發(fā)展過(guò)程而進(jìn)行漸進(jìn)式論述。 文中歸納總結(jié)了土坡降雨產(chǎn)流九種基本模式，通過(guò)水均衡原理把

2、這些模式統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為三種形式，并將土坡降雨入滲模式統(tǒng)一概化為強(qiáng)烈交換帶、相對(duì)穩(wěn)定入滲帶、水位影響帶與地下水四個(gè)區(qū)域。通過(guò)降雨模擬試驗(yàn)研究土質(zhì)、土體結(jié)構(gòu)、土初始含水量、水(土)溫、坡度、植被等對(duì)降雨入滲能力的影響，得到了一些新的試驗(yàn)成果。首次詳細(xì)推導(dǎo)了降雨入滲引起土坡中三維飽和一非飽和滲流場(chǎng)控制方程，闡述了邊界條件類型與選擇，建立了以含水率或壓力水頭為因變量的兩種基本數(shù)學(xué)模型，并探討了模型計(jì)算中有關(guān)參數(shù)獲取方法。 文中將降雨入滲引起

3、的土坡中水土作用分為水土化學(xué)作用、水土物理作用、滲流作用以及水土物理化學(xué)一滲流耦合作用。根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)原理和相關(guān)試驗(yàn)，綜合分析了水土化學(xué)作用基本類型與原理及其主控因素，水土化學(xué)作用產(chǎn)生水土間組分的轉(zhuǎn)移對(duì)土的強(qiáng)度與變形特性起到強(qiáng)化或弱化效果。采用了直剪、三軸、固結(jié)試驗(yàn)分析了含水量(飽和度)與巖土體物理力學(xué)性質(zhì)兩者之間的變化規(guī)律，并進(jìn)行了曲線擬合，從而驗(yàn)證了水土物理作用結(jié)果。 文中論述了坡內(nèi)滲透破壞作用形式與條件，并重點(diǎn)研究了不同滲

4、流條件下土體抗剪強(qiáng)度的變化機(jī)理。推導(dǎo)了土坡在出滲口不產(chǎn)生滲透破壞作用的抗?jié)B臨界坡降計(jì)算格式。 文中首次提出邊坡水土物理化學(xué)一滲流耦合作用的概念，明確其 定義與內(nèi)涵，并根據(jù)靜力平衡原理初步分析了它們相互作用的機(jī)理。文中首次根據(jù)沈珠江的非飽和土彈塑性應(yīng)力一應(yīng)變模型，推導(dǎo)出土體的蠕滑位移與其體積含水量θ成指數(shù)變化規(guī)律，并進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。 文中通過(guò)分別考慮降雨滲流與基質(zhì)吸力作用，推導(dǎo)了平衡極限法與有限單元法穩(wěn)定性系數(shù)統(tǒng)一計(jì)