季节渗流边坡的稳定性研究
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摘要
边坡的稳定性研究是岩土工程界中的一个重要课题,边坡的稳定性与边坡本身的地质构造、岩土体的性质、施工扰动、地下水等诸多方面因素有关,而地下水对其稳定性的影响尤为显著。鉴于此,论文以望江岭边坡为依托,在广泛收集场地水文地质资料的基础上,运用现场监测与数值模拟相结合的方法,对望江岭边坡在地下水渗流场作用下的稳定性进行了评价。取得了以下研究成果:
1.论文提出了监测系统设计及实施的一般方法原则。根据依托工程的特点对其进行了监测系统的设计,采集了相应的监测数据,并对监测数据进行了比较详尽的分析。找出了造成该边坡局部较大位移变形的三个主要因素:降雨的入渗、外部荷载作用以及施工的扰动。
2.建立了望江岭边坡的三维数值模型,借助商业软件FLAC~(3D)对边坡进行了流——固耦合计算,对比分析了边坡在旱季与雨季两种不同工况下位移情况:雨季时所发生的位移比旱季时要大一倍以上,稳定性也要差得多。找出了最大位移发生的地方与位移量,并分析了边坡的整体稳定性。
3.通过分析得出:降雨是该边坡失稳的主要诱导因素,雨水的渗入使得边坡土体的饱和度增大,土体中渗入了的大量的孔隙水,水体在渗流运动过程中,产生渗流的动水压力,使土体内应力场发生变化,应力场的改变造成岩土介质位移场变化。
4.通过现场监测与数值模拟分析,为边坡的动态设计与施工提供了理论依据与数据支持,对保证边坡的顺利施工起到了非常关键的作用。
The stability analysis of slopes is one of the significant projects in Geotechnical engineering world. It is related to many factors, such as geological structure, character of the rock and soil, construction disturbance, groundwarter, and so on, of which grougwater is one of the most main factors. In view of this, the paper takes the Wangjianglin slope as a backing. Based on the widespread collection of local hydrogeologic data and method of in-situ monitoring combined with numerical simulation, the stability of the slope in groundwater seepage has been evaluated. The following results have been obtained:
1. Common principle of the monitor systems design and application has been proposed. The monitor system has been designed based on the characters of the Wangjianglin slope, and acquires relevant data. Then by analyzing the data, three mayor factors, infiltration of the rainfall, outer load and construction perturbation have been found to cause the slope local displacement very large.
2. The paper sets up 3-D numerical model of Wangjianglin slope, then it utilizes FLAC3D to calculate fluid-solid coupling model, finally it compares the displacement in rainy season with that in dry season .The results indicate the displacement in rainy season is over twice as large as that in dry season, and that the stability in rainy season is poorer. From the results, the place where the largest displacement happens has been found and the largest displacement has been calculated. The global stability of the slope has been also analyzed.
3. By analyzing the model and the data, it shows the rainfall is the main induced factor bringing on the slope instability. The infiltration of rainwater makes saturation of the slope soil increase, and the water produces dynamic hydropower in course of the seepage. That changes the stress in the soil, which causes the change of soil displacement.
4. Through in-situ monitoring and numerical simulation analyzing, it plays a very key role to provide theoretical basis and data support for the slope dynamic design and construction which ensure slope construction smoothly.
1.论文提出了监测系统设计及实施的一般方法原则。根据依托工程的特点对其进行了监测系统的设计,采集了相应的监测数据,并对监测数据进行了比较详尽的分析。找出了造成该边坡局部较大位移变形的三个主要因素:降雨的入渗、外部荷载作用以及施工的扰动。
2.建立了望江岭边坡的三维数值模型,借助商业软件FLAC~(3D)对边坡进行了流——固耦合计算,对比分析了边坡在旱季与雨季两种不同工况下位移情况:雨季时所发生的位移比旱季时要大一倍以上,稳定性也要差得多。找出了最大位移发生的地方与位移量,并分析了边坡的整体稳定性。
3.通过分析得出:降雨是该边坡失稳的主要诱导因素,雨水的渗入使得边坡土体的饱和度增大,土体中渗入了的大量的孔隙水,水体在渗流运动过程中,产生渗流的动水压力,使土体内应力场发生变化,应力场的改变造成岩土介质位移场变化。
4.通过现场监测与数值模拟分析,为边坡的动态设计与施工提供了理论依据与数据支持,对保证边坡的顺利施工起到了非常关键的作用。
The stability analysis of slopes is one of the significant projects in Geotechnical engineering world. It is related to many factors, such as geological structure, character of the rock and soil, construction disturbance, groundwarter, and so on, of which grougwater is one of the most main factors. In view of this, the paper takes the Wangjianglin slope as a backing. Based on the widespread collection of local hydrogeologic data and method of in-situ monitoring combined with numerical simulation, the stability of the slope in groundwater seepage has been evaluated. The following results have been obtained:
1. Common principle of the monitor systems design and application has been proposed. The monitor system has been designed based on the characters of the Wangjianglin slope, and acquires relevant data. Then by analyzing the data, three mayor factors, infiltration of the rainfall, outer load and construction perturbation have been found to cause the slope local displacement very large.
2. The paper sets up 3-D numerical model of Wangjianglin slope, then it utilizes FLAC3D to calculate fluid-solid coupling model, finally it compares the displacement in rainy season with that in dry season .The results indicate the displacement in rainy season is over twice as large as that in dry season, and that the stability in rainy season is poorer. From the results, the place where the largest displacement happens has been found and the largest displacement has been calculated. The global stability of the slope has been also analyzed.
3. By analyzing the model and the data, it shows the rainfall is the main induced factor bringing on the slope instability. The infiltration of rainwater makes saturation of the slope soil increase, and the water produces dynamic hydropower in course of the seepage. That changes the stress in the soil, which causes the change of soil displacement.
4. Through in-situ monitoring and numerical simulation analyzing, it plays a very key role to provide theoretical basis and data support for the slope dynamic design and construction which ensure slope construction smoothly.
引文
[1]陈祖煜.土质边坡稳定分析——原理、方法、程序.北京:中国水利水电出版社,2005
[2]李天斌.陈明东等.滑坡实时跟踪预报.成都科技大学出版社,1999年
[3]喻军华.岩质高边坡开挖与支护分析.浙江大学博士学位论文,2003年
[4]闫振.碎裂岩质高边坡现场监测与稳定性评价.西南交通大学硕士学位论文,2006年
[5]张宏录.滑坡支护工程措施特性分析及预应力锚索框架研究.西安理工大学硕士学位论文,2005年
[6]彭少民等.国内外滑坡防治与研究现状综述.地质勘探安全,2000年,第三期
[7](英)E.Hoek.J.W.Bray.岩石边坡工程.北京:冶金工业出版社出版,1983.
[8]Douglas Stead,Erik Eberhardt,Development in the analysis of footwall slopes in surface coal mining.Engrg.Geo.Vol.46.No.1.41-70
[9]Michael D Hylland.Regional landslide evaluation using landslide slopes,western Wasatch County,Utah.Environmental & Engineering Geoscience.VO1.3,No.1,31.
[10]吴中如,潘卫平.应用李雅普诺夫函数分析岩土边坡体的稳定性.水利学报,Vol.8,29-33
[11]史永胜,许东俊.时序分析在边坡位移预测中的应用.岩土力学.Vol.16.No.4,1
[12]宋昆仑.日本的滑坡研究及滑坡整治技术.水文地质与工程地质,1993
[13]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版).地质出版礼,1993
[14]晏同珍,杨顺安,方云.滑坡学.北京:中国地质大学出版社,2000.
[15]工兰生,张倬元.斜坡岩体变形的基本地质力学模式.水文地质工程地质论从.北京:地质出版社,1986
[16]胡广韬.滑坡动力学.西安:陕西科技出版社,1989
[17]陈强.山区高速公路边坡监测与信息化设计施工.成都理工大学硕士学位论文,2006
[18]徐浩峰.某深基坑工程监测与流变效应分析[J].测绘工程,33卷7期,2003年
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[22]梅英宝、朱向荣.关于地下结构轴力监测方法的一点看法[J].工业建筑,第33卷2期,2003年
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[25]饶杨安、吴立.复杂环境下洞室开挖的爆破震动监测与控制[J].安全与环境工程,第10卷4期,2003年
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[43]石根华.数值流形方法与非连续变形分析[M].北京:清华大学出版社,1997
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