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运用相似理论建立边坡室内注液/降雨模型,对基本的物理力学参数进行实验测定,为后期数值模拟过程提供计算参数。据赣南稀土边坡原地浸矿的实际情况,研究在注液状态下降雨对边坡稳定性的影响,通过含水率变化与边坡位移观测来阐述边坡的破坏进程。本文所得研究结论如下:
(1)进行室内基本参数测定实验中用变水头仪测定矿层渗透系数,得出全风化层为弱渗透性土层。
(2)运用相似理论确定室内边坡尺寸与各参量相似比,经过量纲分析结果结合π定律,导出相似准则,完成模型构建。
(3)在进行注液含水率测定过程中,垂向上受注液影响较大的深度范围为70cm~50cm。沿坡平台与坡面中心线布置从坡脚至坡面的等距监测点4个,坡脚至坡顶面监测点达到饱和状态的时刻分别为3h、7.5h、12h、16h。注液结束,各监测点均达到饱和状态,注液中竖直方向发生较小沉降,边坡整体处于稳定状态。
(4)小雨试验工况下,降雨入渗有效影响范围为坡顶至距坡底10cm处。坡脚处监测点(位置同上)1率先达到饱和状态,浸润线的上移致使点2、点3达到饱和状态,达到饱和状态后,含水率均有不同程度的增加。暴雨工况下,饱和-非饱和区的最终位置变化不大,坡平台中心点H1=80cm处的含水率比小雨工况提前了5h。雨强越大,达到饱和含水率的时间越短,雨水入渗更为迅速,入渗深度更大且更剧烈,边坡发生滑移的时间更短,产生裂隙时间更快,破坏范围更大。
(5)对注液过程进行数值模拟,水平位移的增加与含水率响应较为同步,最先在坡脚产生屈服,发生应变。在注液过程中,边坡未发生失稳。由数值模拟结果可知,雨强越大,Mises等效应力越大,位移增加的越快,数值也更大;结合屈服函数变化图可知,屈服范围、屈服数值与时间成正比关系。暴雨条件下,72h两者的水平位移达到了12.5mm、21.2mm,随着时间增加,位移增加速度由快到慢,说明暴雨前期对边坡稳定性影响更大。
(6)最终注液条件、注液耦合下的3mm/d、9mm/d、50mm/d、90mm/d这4种降雨强度下的安全系数分别下降了0.135、0.1566、0.1920、0.376、0.584。因此,在注液过程中如遇强降雨须及时对边坡进行支护。
(1)进行室内基本参数测定实验中用变水头仪测定矿层渗透系数,得出全风化层为弱渗透性土层。
(2)运用相似理论确定室内边坡尺寸与各参量相似比,经过量纲分析结果结合π定律,导出相似准则,完成模型构建。
(3)在进行注液含水率测定过程中,垂向上受注液影响较大的深度范围为70cm~50cm。沿坡平台与坡面中心线布置从坡脚至坡面的等距监测点4个,坡脚至坡顶面监测点达到饱和状态的时刻分别为3h、7.5h、12h、16h。注液结束,各监测点均达到饱和状态,注液中竖直方向发生较小沉降,边坡整体处于稳定状态。
(4)小雨试验工况下,降雨入渗有效影响范围为坡顶至距坡底10cm处。坡脚处监测点(位置同上)1率先达到饱和状态,浸润线的上移致使点2、点3达到饱和状态,达到饱和状态后,含水率均有不同程度的增加。暴雨工况下,饱和-非饱和区的最终位置变化不大,坡平台中心点H1=80cm处的含水率比小雨工况提前了5h。雨强越大,达到饱和含水率的时间越短,雨水入渗更为迅速,入渗深度更大且更剧烈,边坡发生滑移的时间更短,产生裂隙时间更快,破坏范围更大。
(5)对注液过程进行数值模拟,水平位移的增加与含水率响应较为同步,最先在坡脚产生屈服,发生应变。在注液过程中,边坡未发生失稳。由数值模拟结果可知,雨强越大,Mises等效应力越大,位移增加的越快,数值也更大;结合屈服函数变化图可知,屈服范围、屈服数值与时间成正比关系。暴雨条件下,72h两者的水平位移达到了12.5mm、21.2mm,随着时间增加,位移增加速度由快到慢,说明暴雨前期对边坡稳定性影响更大。
(6)最终注液条件、注液耦合下的3mm/d、9mm/d、50mm/d、90mm/d这4种降雨强度下的安全系数分别下降了0.135、0.1566、0.1920、0.376、0.584。因此,在注液过程中如遇强降雨须及时对边坡进行支护。