黄土坡体滑坡水土耦合机理及其应用研究
文献类型:学位论文
作者 | 周丹洋![]() |
答辩日期 | 2019-05-28 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 李家春 |
关键词 | 黄土,渗流稳定性,降雨,灌溉,排水 |
学位专业 | 流体力学 |
其他题名 | Seepage-stress Coupling Mechanism and Application in Loess Slope Landslide |
英文摘要 | 我国黄土分布广泛,尤其是在黄河中游的甘肃、宁夏、陕西、山西等黄土高原地区,是世界上水土流失最严重和生态环境最脆弱的地区之一。在持续降雨或突降暴雨或大面积灌溉的情况下,滑坡灾害频繁发生,致灾严重,对当地人民的生命财产安全造成极大的威胁。本文研究黄土坡体滑坡灾害形成、发生、发展的规律与水土耦合机理,旨在为该地区滑坡灾害的防治提供科学依据。 本文首先建立了渗流条件下坡体稳定性分析模型,采用有限元强度折减法对杨家岭滑坡进行了数值模拟,并与传统方法的计算结果进行了对比,验证了本模型的可靠性。以2017年7月下旬我国陕西榆林地区突降暴雨诱发的严重滑坡灾害为案例, 分析了不同降水历程以及考虑水对土体弱化作用后坡体稳定性的变化。再以1969年甘肃省黑方台地区的提灌工程为背景,进行10年灌溉期的数值模拟,分析了最佳排水孔长度的设置。并针对当地作物对科学灌溉方法进行初步探讨。论文研究的主要研究结果如下: 针对陕西榆林滑坡案例,分析了不同降水强度和持续时间对于黄土坡体稳定性的影响。研究发现黄土土坡上的降水会快速入渗,导致孔隙水压骤增,坡体稳定性降低。安全系数下降速度由快变慢,这是由于黄土结构沟豁纵横,裂隙丰富所致。模拟结果还表明,土体的初始含水量越大,坡体的稳定性越低,也愈容易发生滑坡灾害。 大量实验证明,土体含水可降低土体抗剪强度(包括粘聚力和摩擦角),所以,水土耦合必须考虑水对土体强度的弱化作用。我们发现土体强度的减弱会直接导致坡体稳定性的进一步下降,相比土体内摩擦角,土体的粘聚力降低的作用更加明显。 对黑方台地区长年大水漫灌条件下坡体内部渗流进行模拟,发现在灌溉水达到地下水位前,坡体处于较稳定的状态;当入渗锋面到达地下水位后,坡体内的灌溉水对地下水位进行补给,使地下水位快速抬升,从而降低坡体稳定性,极易导致滑坡灾害的发生。 为防治因灌溉引起的黄土坡体滑坡,利用排水方法即可取得明显效果,经济实用。针对实际的工程案例,排水孔的长度设置在一个最佳值时效果最好。同时,我们还根据当地生态环境和农作物需求,进行科学灌溉的模拟,从而达到防治滑坡和节约用水的目的。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/79112] ![]() |
专题 | 力学研究所_流固耦合系统力学重点实验室(2012-) |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 周丹洋. 黄土坡体滑坡水土耦合机理及其应用研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式: OAI收割
来源:力学研究所
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