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地下水作为边坡失稳破坏的主要诱发因素之一,其水力学特性是边坡工程领域一项重大的研究课题。本文以岩质顺层边坡为研究对象,结合理论分析、室内实验和数值模拟,对顺层边坡水力特性及渗流与应力耦合作用机理进行了系统的研究。主要研究成果有: 1、对顺层边坡的地质结构特征及其控稳因素进行了分类研究,阐明了顺层边坡的结构控稳特征,为顺层边坡的水力特性研究奠定了地质基础。 2、系统的分析了边坡中地下水的力学作用机理,在分析顺层边坡平面破坏地质力学模型和破坏机理的基础上,针对地下水在顺层边坡中的分布特征,建立了顺层边坡优势结构面水力学分析模型。在此基础上,研究了降雨对顺层边坡稳定性的影响,建立了顺层边坡平面滑移破坏的水力学判据。 3、探讨了法向应力、侧向应力和剪应力作用下岩体裂隙的变形特性,结合裂隙渗流规律,推导了应力作用下岩体裂隙变形和渗流公式。 4、开展了应力作用下岩体裂隙的变形特性实验,结果表明,法向应力或侧向应力作用下,裂隙法向变形特性是类似的,均符合指数函数关系,实验结果与理论分析具有很好的一致性,据此建立了应力作用下裂隙开度与应力的耦合模型。 5、通过室内渗流实验,系统地研究了法向应力、侧向应力以及渗压作用下裂隙渗透系数的变化规律,研究表明,裂隙渗透系数与法向应力呈负指数形式关系,而与侧向应力和渗压呈正指数形式关系,建立了三维应力作用下裂隙渗流与应力耦合模型。 6、针对顺层边坡中地下水渗流受主控结构面控制的特点,在实验研究的基础上,采用离散网络介质模型,建立了顺层边坡渗流场与应力场耦合分析模型。利用该模型对一工程实例进行分析,结果表明,在地下水压差较小的情况下,渗流场与应力场耦合作用使边坡的稳定性有一定程度的降低,但其影响不是很显著。