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降雨入渗作用下冻土斜坡失稳机理研究结题摘要

2022/07/16114 作者:佚名
导读:降雨入渗使冻土边坡热平衡发生变化及边坡土体的基质吸力的减小,改变了土体的抗剪强度,导致冻土边坡的失稳。 项目主要开展了以下三个方面的研究内容: (1)进行了降雨过程中冻土边坡的渗流规律研究。通过室内模型试验,分析了降雨历时、降雨雨强、初始含水量、边坡土质等因素对入渗量、基质吸力地温的影响规律。 随着降雨历时增长,温度逐渐上升,孔隙水压力持续增大,基质吸力逐渐消失;坡脚比坡底的温度升高快;雨强越大,

降雨入渗使冻土边坡热平衡发生变化及边坡土体的基质吸力的减小,改变了土体的抗剪强度,导致冻土边坡的失稳。 项目主要开展了以下三个方面的研究内容: (1)进行了降雨过程中冻土边坡的渗流规律研究。通过室内模型试验,分析了降雨历时、降雨雨强、初始含水量、边坡土质等因素对入渗量、基质吸力地温的影响规律。 随着降雨历时增长,温度逐渐上升,孔隙水压力持续增大,基质吸力逐渐消失;坡脚比坡底的温度升高快;雨强越大,入渗率增大的阶段时间变短,冻土融化越快,孔隙水压力和温度增大越快;初始含水量越小,冻土内的含冰量越少,雨水更容易渗入土体,温度和孔隙水压力增大越快。 (2)采用有限元模型,考虑不同降雨类型、饱和渗透系数以及雨水温度等条件下,研究了影响冻土边坡降雨入渗的影响因素。 暴雨只对边坡浅层孔隙水压力影响较大,而连阴雨增大了冻土的融化深度,且影响范围内的孔隙水压力增大明显,从而使基质吸力降低;间歇型降雨对土体的影响和连阴雨十分接近,只是间歇性降雨对路肩处深度为0.8m以上的土体孔隙水压力影响更大;对于饱和渗透系数大于和接近于降雨强度的土体,降雨对边坡孔隙水压力及温度的影响都很大,降雨结束时,浅层孔隙水压力都显著增大,基质吸力降低接近于0,土体接近饱和;雨水温度越高,边坡土体温度升高越快,但孔隙水压力的影响只体现在较深的范围内。 (3)冻融界面强度的变化特征,研制了大型冻融直剪仪,完成了粘土、粉质粘土、粉土的剪试验,同时,也结合铁道部科研项目,进行了现场大型剪切试验。 而室内试验结果来看重塑土的土性、初始含水量、冻土和融土的温差是影响界面抗剪强度的主控因素,粘土的初始含水量在塑限附近的黏聚力最大,内摩擦角几乎不变;而粉质粘土和粉土随含水量增加而抗剪强度减小;由于冻融交界面水分的作用,现场得到的冻融界面抗剪强度远小于冻土的抗剪强度,也略小于融土的抗剪强度; (4)降雨过程的冻土的热-流-固三场耦合模拟。 采用不同的入渗模型,在Abaqus中实现了热-流-固三场耦合过程,发现冻土边坡的蠕变变形主要出现在前10年,占总应变量的50%。 2100433B

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