考虑降雨入渗影响公路边坡稳定性评价方法及其应用

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要公路边坡的稳定性由内在因素和外在因素所决定。内在因素是边坡本身所固有的，外界因素主要包括降雨、地震、开挖等。近年来，降雨导致公路边坡失稳进而影响交通的情况越来越多。本文针对受降雨影响的公路边坡，运用饱和一非饱和土壤水分运动的理论和二维非稳态渗流有限元模型，模拟雨水入渗引起的暂态渗流场，将计算所得到的暂态孔隙水压力分布用于考虑基质吸力影响的公路边坡稳定安全系数的计算；针对云南祥临公路建设，研究了降雨强度、降雨持时等重要参数对云南祥临公路土质边坡渗流场分布、发展和对边坡稳定性的影响：利用正交设计原理，应用

2、云南祥临公路边坡岩土体力学参数的取值范围，考虑降雨入渗的影响，建立最优稳定开挖坡角的计算模型，研究考虑降雨入渗影响下的祥临公路边坡最优稳定开挖坡角的取值范围。本文的主要成果：1)由基本渗流方程出发，介绍了以压力水头为基本未知蟹推导的二维饱和一非饱和渗流微分方程，阐述了在此基础上分析边坡在降雨入渗条件下渗流的定解条件和计算模型。概括了基于上述计算模型推导其有限元计算格式的过程。2)综述了在考虑非饱和区士体抗剪能力的情况下，对传统的边坡极限平衡分析方法进行的改进，使之可应用于饱和一非饱和区土体的边坡稳定问题。3)结合云南祥临公路当地

3、降雨条件，通过边坡计算软件计算不同降雨强度100mm／d、200mm／d、300mm／d和降雨持时24小时、48小时、96小时情况下对公路土质边坡稳定的影响，得出随着降雨强度、降雨持时的增加，边坡稳定性逐渐降低，降低幅度随降雨强度增加而增加的结论。4)通过对云南祥临公路边坡降雨情况下边坡治理工程的稳定性评价，得出在控制雨型影响下边坡治理工程是基本合理的。5)引用云南祥临公路岩土力学参数的取值范围，在假定滑动面为折线的情况下，考虑降雨入渗的影响，建立计算最优稳定开挖坡角的模型；利用正交设计，确定在降雨入渗影响下祥临公路此类边坡最优

4、稳定开挖坡角的建议取值范围为27。～48。。通过与未考虑降雨影响的祥临公路此类边坡最优稳定开挖坡角的建议取值范围对比分析，得出祥临公路此类边坡雨季施工一些有益的结论。关键词：降雨入渗，公路边坡，非稳态渗流，稳定性l武汉理工大学硕士学位论文AbstractThestabilityoftheroadslopeisdeterminedbyitsinternalandexternalfactors．Theinternalfactorsoftheslopeareinherent，andtheexternalfactorsmainlyinc

5、luderainfallevents，earthquake，andhumanexcavation．Theslopefailureoccurredfrequentlybecauseofrainfalleventsinrecentyears．AslopeexampleofXing—LinRoadinYunnanwasusedtostudyhowtherainfallinfiltratesintoasoilslopevaryingwiththerainfallintensity,rainfallduration，soilpropert

6、iesandhowtheinfiltrationinfluencesthestabilityofaslopebyusingthefiniteelementanddifferencemethodsbasedonthesaturated-unsaturatedsoilseepagetheory．Atlast,referstothespanoftherockmechanicsparameteroftheslopeofXing-LinRoad，takingintoaccounttheeffectofrainfall，amodelused

7、tocalculatetheoptimumstableexcavationangleofaslopewhichrepresentstheslopeiscreatedusingtheorthogonaldesign，thespanoftheoptimumstableexcavationangleoftheslopeofXing-LinRoadisfoundtoguidethepractice．Inthisthesis，theprimarycontentsareasfollows：1)Basedonthefundamentalsee

8、pageequation,introducedthebasicdifferentialequationofsaturated-unsaturatedseepage，inwhichthepressureheadisthefundamentalunknownquan