地下水位上升對(duì)黃土高填方邊坡穩(wěn)定性的影響研究.pdf

1、延安市地處陜北黃土高原丘陵溝壑區(qū)，市區(qū)處在“Y”型河川谷地，屬典型線型城市，城市建設(shè)用地極為緊缺。近年來，為了給經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)提供必要的發(fā)展空間，2012年開始延安市將通過“削山、填溝、造地、建城”的方式，整理出78.5km2的土地，用于城市建設(shè)。這是目前世界上在濕陷性黃土地區(qū)規(guī)模最大的巖土工程之一。大部分工程建設(shè)項(xiàng)目都要進(jìn)行不同程度的高填挖深，由此形成的高填方邊坡變形和穩(wěn)定性問題尤為突出。建設(shè)工程改變了原有的梁峁地形和地下水原有的排泄途

2、徑，將會(huì)引起高填方邊坡坡體內(nèi)地下水位上升，地下水位上升改變了邊坡中土體的有效應(yīng)力分布，影響土體抗剪強(qiáng)度，使邊坡穩(wěn)定性受到影響。
　　本文通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，探討了含水量、干密度對(duì)重塑黃土力學(xué)特性和微觀結(jié)構(gòu)特征的影響，并獲得邊坡穩(wěn)定性分析中必需的參數(shù)；以橋兒溝黃土高填方邊坡為例，通過野外調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、模型建立、理論分析等方法和手段，基于邊坡有限元軟件Geo-Studio，分析地下水位上升情況下邊坡滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和穩(wěn)定性的變化規(guī)律。本文主

3、要結(jié)論如下：
　　（1）通過擊實(shí)試驗(yàn)獲得：填方區(qū)所用的重塑黃土最優(yōu)含水率為16％，最大干密度為1.735g/cm3。
　?。?）運(yùn)用電子掃描電鏡試驗(yàn)（ SEM）技術(shù)、結(jié)合IPP圖像處理軟件對(duì)不同含水量、干密度的重塑黃土進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)研究。結(jié)果表明：隨著含水量或干密度增大，大孔隙數(shù)量減少，中小孔隙數(shù)量增加；孔隙和顆粒的圓形度隨著干密度增大將減小，而隨著含水量增大，則孔隙的圓形度減小，顆粒的圓形度增大；隨著含水量和干密度增加，則孔

4、隙的定向度減小，有序性變好，相反，則顆粒的定向度增大，有序性變差；含水量和干密度的變化同時(shí)引起了顆粒連接方式和排列形式的變化，從而對(duì)重塑黃土的強(qiáng)度產(chǎn)生一定影響。
　?。?）采用非飽和土總應(yīng)力強(qiáng)度公式，利用直剪試驗(yàn)探討了延安新區(qū)非飽和重塑黃土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨含水量、干密度的變化規(guī)律和擬合公式，結(jié)果表明：①在同一含水量狀態(tài)下，重塑黃土的粘聚力隨干密度的增加而增大，而在同一干密度狀態(tài)下，含水量越大，則粘聚力越小。②重塑黃土內(nèi)摩擦角隨含水

5、量增加而減小，隨干密度增加而增大。③延安重塑黃土土水特征曲線可以采用van Genuchten模型擬合，擬合效果較好。
　?。?）針對(duì)延安新北區(qū)橋兒溝黃土高填方邊坡，分析了地下水位上升對(duì)邊坡變形和穩(wěn)定性的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明：隨著地下水位不斷上升，坡體內(nèi)滲流明顯增強(qiáng)，邊坡的水平和垂直位移進(jìn)一步增大，塑性區(qū)自邊坡中下部靠近坡腳的位置向上、向內(nèi)逐漸發(fā)展，并最終自坡腳向坡面中部貫通；最大剪應(yīng)變出現(xiàn)在坡腳處，邊坡可能從坡腳部位剪出造成邊