考虑降雨入渗影响的膨胀土边坡稳定可靠度分析

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本文的基本思想是考虑降雨入渗影响的膨胀土边坡稳定性评价。文章基于饱和-非饱和渗流理论,采用MATLAB编程语言中的Nlinfit、Lsqcurvefit、Fminsearch三种拟合方法应用Fredlund-Xing模型的三种型式以及van Genuchten模型的三种型式,对国内外的四大类土的基质吸力-体积含水率数据进行土-水特征曲线(简称为SWCC)的拟合,得到SWCC拟合参数a,n,m的值,并对这些拟合参数值进行概率统计分析,得到合肥膨胀土SWCC的拟合参数均值,运用这些均值进行边坡的稳定性分析。在进行稳定性分析时考虑的降雨条件为降雨强度分别为7.5mm/d,15mm/d和30mm/d,降雨持时均为3d,运用GeoStudio软件模拟在不同的降雨时段膨胀土边坡内的水压力及含水率的变化情况,得到定值法分析的安全系数值。为了考虑参数变异性的影响,进行了可靠度分析,用验算点法通过迭代计算获得可靠指标,这一过程通过MATLAB编程实现。这样,通过定值法与可靠度分析法的结合,综合评价了合肥轨道交通一号线的锦绣大道站至紫云路站某处非饱和膨胀土边坡的稳定性。主要研究成果如下:(1)在考虑影响SWCC拟合的影响因素时,得出拟合模型对SWCC拟合参数影响较大,且对于相同数目的数据点,三参数模型(FX2、FX3、VG2和VG3)的拟合效果优于四参数模型(FX1和VG1);拟合方法对SWCC拟合参数的影响远小于拟合模型的影响,其对拟合参数的均值、均方差及变异系数的影响不明显。通过SWCC参数的拟合结果可知,在研究的四种土的拟合参数中,黏土的a值一般较大,n值相对较小,曲线拐点不明显,曲线中部的斜率较小。砂土的a值较小,n值较大,曲线拐点较为明显,曲线的斜率相对较大。(2)降雨入渗对膨胀土边坡的稳定性有很大的影响。在相同的降雨强度和降雨持续时间的情况下,在降雨终止前,安全系数与可靠指标值随着时间的推进逐渐减小,在降雨历时3天后,二者均达到最小值。在降雨停止后的模拟计算天数内,安全系数与可靠指标值随时间又逐渐回升,但是此时的值未达到未降雨时边坡的初始安全系数值。此外还可得出:随降雨强度的增加,安全系数与可靠指标值在相同的模拟时间内呈降低趋势,但是这种趋势随降雨强度的增加而逐渐减小。
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