等效降雨入渗下碎石土滑坡体变特征颗粒流分析

摘要

碎石土边坡作为一种工程体广泛存在于我国西南西北地区，在人类工程活动中经常遇到，而作为边坡介质的碎石土因物质结构的杂乱无章、分选性差、各向异性显著等使得研究存在很大困难。同时，其物质组成的复杂性，结构分布的不规则性，在降雨等外界诱导因素下极易发生泥石流、滑坡等工程灾害，给人们的生命财产带来极大的损失。已有研究成果所提供的碎石土物理力学特性不多，而碎石土入渗特征及降雨诱发碎石土滑坡体变特征则更少。因此，本文从三轴实验着手，并通过室内降雨渗透实验及大型降雨滑坡模型槽试验，结合颗粒流数值仿真，试图探究碎石土的物理力学性能、入渗特性及降雨入渗下滑坡体变特征，进而为碎石土降雨滑坡的防灾减灾提供有力的科学依据。主要研究成果如下：
　　1.常规三轴实验（Cu）显示：碎石土剪切破坏时以破裂面形式出现；不同质量密度应力应变曲线有明显的台阶状；质量密度与围压之间存在联合影响。
　　2.通过对原有 Fishtank二次开发，创建了三种不同形状的块石生成法则。对三轴实验进行仿真模拟，与物理实验应力应变曲线结果对比和验证，获得一组细观参数，为等效降雨滑坡模拟提供初始细观参数。
　　3.基于达西渗流原理，进行常水头室内降雨入渗实验，获取碎石土在1.6mm/min降雨强度作用下渗透实验的入渗速度与降雨模型槽试验入渗速度之间的关系，坡顶、坡腰和坡脚分别满足指数、对数、线性关系。为等效降雨滑坡模拟提供等效入渗参数。
　　4.以降雨滑坡模型槽试验为背景实现等效降雨滑坡模拟，结果表明坡顶和坡腰处水平和竖向位移为非线性增长；降雨作用主要影响的是坡表入渗层，随着降雨的持续，坡体内部发生较大的剪切变形；坡顶和坡腰处的孔隙率均为不断减小，而坡脚处的孔隙率则先减小后增大。以另一组降雨滑坡模型槽试验工况验证了数值模拟的可靠性，等效降雨模拟可以较好的实现降雨滑坡模型实验。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

第2章 碎石土力学特性及三轴仿真

2.1 概述

2.2 宏观力学参量与细观力学参量的关系

2.3 碎石土室内三轴实验

2.4 碎石土三轴仿真

2.5 本章小结

第3章 常水头下碎石土渗透速度测定

3.1 入渗基本理论

3.2 碎石土渗透速度影响因素分析

3.3 目前渗透实验存在的主要问题

3.4 碎石土渗透模型实验

3.5 本章小结

第4章 等效降雨入渗对碎石土滑坡体变影响的颗粒流分析

4.1 降雨滑坡室内模型

4.2 滑坡颗粒流模型的建立

4.3 等效降雨模拟的实现

4.4 模拟结果与实验结果对比分析

4.5 算例验证

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A 在学期间发表的学术论文及研究成果