【摘 要】
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降雨入渗使膨胀土边坡浅表层形成暂态饱和区,引起土体基质吸力降低、抗剪强度降低,并产生较大的膨胀力,导致膨胀土边坡多发生滑坡等失稳破坏。因此,认识降雨入渗条件下膨胀土边坡内部渗流场的变化以及稳定性的变化规律,对膨胀土路堑边坡的施工、加固以及防护等具有重要的意义。本文以南(阳)～邓(州)高速公路邓州匝道处的刚开挖时的膨胀土路堑边坡为依托,通过文献调研、室内外试验,数值模拟等技术手段,深入研究了膨胀土路
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降雨入渗使膨胀土边坡浅表层形成暂态饱和区,引起土体基质吸力降低、抗剪强度降低,并产生较大的膨胀力,导致膨胀土边坡多发生滑坡等失稳破坏。因此,认识降雨入渗条件下膨胀土边坡内部渗流场的变化以及稳定性的变化规律,对膨胀土路堑边坡的施工、加固以及防护等具有重要的意义。本文以南(阳)～邓(州)高速公路邓州匝道处的刚开挖时的膨胀土路堑边坡为依托,通过文献调研、室内外试验,数值模拟等技术手段,深入研究了膨胀土路堑边坡在不同降雨入渗条件下渗流特性及稳定性的变化规律,详细分析了降雨历时、降雨强度对膨胀土边坡的孔隙水压力、体积含水量、暂态饱和区的时空变化规律以及对边坡稳定性的影响,主要研究内容如下:1、通过对南(阳)～邓(州)高速邓州匝道处的膨胀土开展土-水特征曲线试验、收缩试验以及现场双环渗透试验,利用经典公式间接预测2m深和4m深原状非饱和膨胀土的渗透函数。同时,开展直剪试验和膨胀力试验,获取2m深和4m深原状膨胀土的抗剪强度指标c、φ值以及膨胀力pe的大小。2、以饱和-非饱和渗流理论及降雨入渗理论为理论基础,根据现场降雨的实际情况,拟定三种不同的降雨方案,采用软件Geo-Studio(SEEP模块)对不同降雨入渗条件下膨胀土路堑边坡渗流特性进行数值模拟,模拟结果表明:膨胀土边坡的孔隙水压力、体积含水量、暂态饱和区在时间和空间上的变化受到降雨历时及降雨强度的共同影响,而不是单一因素的影响。3、以饱和-非饱和抗剪强度理论为理论基础,将Geo-Studio(SEEP模块)获得的膨胀土路堑边坡瞬态渗流的孔隙水压力导入FLAC3D中,并对降雨的影响区内设置添加或不添加膨胀力两种情况的边坡稳定性进行模拟计算,计算结果表明:降雨历时和降雨强度都会对膨胀土边坡稳定性产生重要的影响,边坡的稳定性随着降雨强度和历时的增加而变差。对比加膨胀力和未加膨胀力时膨胀土边坡稳定性的变化规律可知,加膨胀力时相对于未加膨胀力时的稳定性更差,说明膨胀力的存在也是膨胀土边坡区别于其他普通土边坡的一个重要的原因。本文重点研究降雨入渗条件下膨胀土路堑边坡渗流特性以及稳定性的变化规律,这对膨胀土地区边坡的开挖以及边坡的防护具有重要指导意义。
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