降雨-蒸發(fā)環(huán)境下黃土邊坡破壞機理試驗研究.pdf

1、黃土在我國廣泛分布。黃土區(qū)主要處于干旱半干旱氣候帶，由于降雨入滲和蒸發(fā)作用使得黃土常年在飽和與非飽和狀態(tài)下不斷的循環(huán)。在這個動態(tài)的循環(huán)過程中，必然會對土體的物理力學參數(shù)也會發(fā)生一系列影響，對構(gòu)筑物的安全和穩(wěn)定造成威脅，產(chǎn)生滑坡、坡面侵蝕等災害。因此，研究土體的各物理力學參數(shù)在降雨-蒸發(fā)過程中變化規(guī)律，從土體的物理力學參數(shù)的變化規(guī)律探究黃土邊坡破壞機理將有至關(guān)重要的意義。
　　本文在學習和總結(jié)前人對非飽和黃土和邊坡穩(wěn)定性研究的基礎上

2、，以蘭州黃土為研究對象，進行了一系列物理力學試驗，探究了蘭州黃土在不同含水率和干濕循環(huán)作用下物理力學性質(zhì)的變化規(guī)律，并通過數(shù)值模擬探討了雨水入滲過程中邊坡的滲流規(guī)律和穩(wěn)定性，取得了一定的研究成果。
　　首先，本文對擾動蘭州黃土進行制樣測定了其物理性質(zhì)，包括顆粒級配曲線、最優(yōu)含水率、液限和塑限等;利用Fredlund土-水特征曲線壓力板儀測定了蘭州黃土的土-水特征曲線。
　　其次，通過直剪試驗探究了擾動蘭州黃土在不同含水率和干

3、濕循環(huán)條件下，其抗剪強度指標變化規(guī)律，并且研究了干濕循環(huán)對擾動蘭州黃土的滲透系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，隨著土體含水率的增加，土體抗剪強度先增大后減小的趨勢，含水率在12％時抗剪強度最大;粘聚力隨含水率的增加呈現(xiàn)先增大后減小的規(guī)律，在含水率為16％時達到最大值，隨含水率增大，內(nèi)摩擦角呈現(xiàn)緩慢降低后趨于穩(wěn)定的規(guī)律。降雨使邊坡的整體穩(wěn)定性下降，坡面的土顆粒易被雨水帶走，形成坡面破壞，降雨也易使坡面發(fā)生淺層滑塌。干濕循環(huán)過程使土體抗剪強度不斷降低，

4、總體變化幅度不大;干濕循環(huán)過程使土體粘聚力快速降低，在經(jīng)過4次干濕循環(huán)后粘聚力基本不變;干濕循環(huán)過程使內(nèi)摩擦角緩慢增大，2次干濕循環(huán)后基本保持穩(wěn)定。干濕循環(huán)過程使土體的滲透系數(shù)不斷增大，首次干濕循環(huán)后滲透系數(shù)增大最多。坡體在經(jīng)歷干濕循環(huán)后穩(wěn)定性下降，降雨進一步降低了坡體穩(wěn)定性，坡體這時極易發(fā)生破壞;邊坡開挖后的頭幾次降雨蒸發(fā)過程最易發(fā)生破壞。邊坡滲透系數(shù)增大，雨水入滲的影響也增大，這是邊坡破壞的重要原因。
　　最后，利用測定的土水

5、特征曲線，通過Geo-Studio軟件模擬了在不同降雨條件下，黃土邊坡的雨水的入滲過程，對滲流和極限平衡進行耦合分析，探討了不同降雨條件下的水分入滲對邊坡穩(wěn)定性的影響。模擬發(fā)現(xiàn)降雨強度在雨水入滲過程中使邊坡土體的孔隙水壓力和體積含水率不斷增大，隨降雨強度不斷增大，這種影響也越來越明顯。不同降雨強度對體積含水率和孔隙水壓最終的影響深度是確定的，大概在2m左右，但是隨著降雨強度的增強，其對邊坡的影響程度不斷增強。無論什么降雨條件，在降雨達到