含裂隙土质边坡渗流规律的解析模型研究

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在地震动作用过后的土质边坡失稳的案列之中发现了很多由于降雨导致的坡体失稳现象。很多学者对此类型的边坡失稳现象做出了大量的研究发现导致坡体失稳的主要原因是由于地震动作用后破体内部存在有大量的裂隙,这些裂隙的存在成为了水分运移的通道,从而使得土体力学性质迅速降低,最终导致坡体失稳。前人对于一维饱和-非饱和渗流解析解的研究已经比较成熟,但由于在求解二维饱和-非饱和渗流公式解析解时,边界条件过于的复杂,不便于求解,所以现阶段对二维的饱和-非饱和渗流的研究基本上是依赖于物理实验以及数值模拟来进行研究。本文在前人一维饱和-非饱和渗流公式解析解的研究基础上,将一维的饱和-非饱和渗流公式解析解拓展到二维的饱和-非饱和含裂隙均质土渗流的解析解,为研究二维饱和-非饱和渗流提供一种新的理论方法。再通过对不同情况下含裂隙土和含裂隙土质边坡饱和-非饱和渗流公式进行解析求解,通过解析求解得出的孔隙水压力变化曲线,探讨不同裂隙模式情况下对含裂隙土体及土质边坡渗流的影响规律。本文的主要研究内容集中在以下两个方面:(1)对一维饱和-非饱和渗流公式解析解做了进一步拓展,建立了二维饱和-非饱和含裂隙土渗流解析模型,并推导出了二维渗流控制方程的显式解析解;(2)本文通过二维渗流解析模型,详细讨论了降雨条件下,不同裂隙模式(裂隙深度、裂隙发育位置及裂隙密集程度)对土体及坡体渗流的影响规律。研究发现裂隙深度的变化对土体及坡体降雨入渗的影响极其巨大,随着裂隙深度增加降雨的入渗深度几乎成倍数的增加。而坡体裂隙降雨入渗情况不同于土体,在降雨入渗的初期由于坡体部位的土体相对于坡顶部位的较薄,所以水分是最先向斜坡部位开始移动,从而导致在在降雨初期坡顶部位孔隙水压力还存在相对减小的现象。土体及坡体裂隙的发育宽度和发育数量变化对降雨入渗深度影响相对比较轻微,几乎不发生变化。
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