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随着我国高等级公路、高速铁路等基础设施建设步伐的加快,工程中因坡体开挖而导致滑坡的问题愈来愈频繁,严重威胁着人民生命财产安全和公路、铁路的正常运营。而滑坡治理时,排水工程是必要的治理措施。因此,通过深入系统地研究该类滑坡的成因、形成机理以及排水条件下滑坡渗流场和稳定性,掌握此类滑坡的主要影响因素、形成规律,对以后公路等基础设施建设中遇到类似地质条件下的滑坡预防、治理前后的稳定性评价及治理设计有重要意义。
本文依托某公路路堑开挖诱发的滑坡实例,运用非稳定渗流基本理论和有限元分析软件,研究了水平排水孔降低地下水位条件下的滑坡渗流场和稳定性。主要研究成果有:
1.通过对大坝村滑坡成因的分析,总结了该类型滑坡的成因和形成特征。
2.结合滑坡工程实例,分析了影响滑坡稳定性的主要因素,研究了碎石类土的渗流特性,计算推导了滑体和滑带土的土水特征曲线等有限元分析所需的参数。
3.本文对滑坡稳定性各主要影响因素进行了敏感性研究,计算分析了各影响因素对滑坡稳定的影响水平。
4.排水孔的设置对渗透系数较大的碎石类土滑坡具有明显的排水降压效果,降低坡前坡后的水力梯度,减小坡体的动水压力。排水孔在排水过程中,改变了地下水流向,改变了渗透压力方向。排水前地下水大致平行于自由水面流动,渗透力的方向与下滑力的方向大致相同,这对滑坡稳定性不利;设置排水孔后,水流矢量方向指向最近的排水管,渗透力方向基本为垂直排水孔的方向,排水孔排水取代了坡体内部排水,降低了地下水对滑坡岩土体的渗透压力和侵蚀破坏,提高了滑坡稳定性。
5.排水过程中,稳定系数K有一个先减小后增大的过程,排水一段时间后,稳定系数均比未排水前增大,排水降低水位能有效地提高滑坡稳定性。在排水初期出现稳定系数有所下降的现象,其原因是排水初期,水位降低还不明显,不同区域的自由水面下降速度不一致所导致。稳定系数降低的幅度即极小值与排水速度和滑体的渗透系数有一定关系,故在排水工程中,应根据实际工程情况和地质条件,合理地选择排水孔径和孔长。
6.排水孔有一定的影响范围,在排水孔附近排水效果较好,距离越远,效果越差。孔长对排水效果影响较大,孔长越长,排水降压效果越好,影响范围越大。滑坡稳定性随着孔长的增大呈线性递增趋势,增大排水孔长度,能有效地提高滑坡稳定性。所以在排水孔设计时,可根据实际情况,适当采用排水孔长度加长的方案。