暴雨工况下弃土场边坡渗流及稳定性分析

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弃土场边坡主要由公路、铁路、水利等基础性建设工程产生的不可利用的土石方、建筑垃圾等材料,采用一定的填筑方法形成。弃土场边坡土体具有结构松散、土体构成复杂,渗透系数大等特点,降雨入渗是诱发该类边坡滑坡最为主要的原因之一。本文以云南省镇雄县某大型弃土场为研究对象,基于勘查及试验结果资料,得到研究弃土场各土层物理力学性质参数。利用现场土体染色示踪试验直观反映弃土体粗颗粒、植被根系对渗流的影响,并进行了相关计算分析;根据研究区域降雨资料设定不同的暴雨强度、持时以及类型工况,选取典型弃土场边坡断面,基于专业岩土软件GEO-studio中SEEP/W模块对设定暴雨工况下弃土场边坡渗流进行分析;最后把设定各种暴雨工况下的渗流计算结果导入SLOP/W模块,利用极限平衡中Morgenstern-Price法对各种暴雨工况下边坡稳定性进行分析。研究结论能反映暴雨工况下弃土场边坡渗流的特点及规律,同时也能揭露弃土场边坡渗流与边坡稳定性之间的关系,为弃土场边坡稳定性评价、边坡防渗及加固提供参考。本文研究结论主要有以下几点:(1)弃土场边坡土体中粗颗粒土对降雨入渗效果及入渗深度有重要影响,而弃土场植物根系仅对表层一定深度范围土体有降雨入渗引导作用。(2)暴雨工况下弃土场边坡土体饱和度、体积含水量、孔隙水压力变化最为剧烈的区域位于各级弃土边坡的坡脚,且坡面土体位置越高,这些值的变化幅度越大;同时弃土场边坡土体越接近坡面受降雨影响越大。(3)暴雨历时一定条件下暴雨强度越大,弃土场边坡一定深度范围内土体饱和度、孔隙水压力、渗透系数变化越为剧烈;暴雨强度相同条件下暴雨历时越长,暴雨影响弃土场土体最大深度值越大;暴雨类型不同对边坡土体渗流深度的影响也不一致。(4)暴雨工况下弃土场边坡土体垂直方向渗透力变化特征为:暴雨强度相同条件下随着暴雨持时的增加,渗透力峰值点位置不断下移,暴雨持时越久渗透力峰值点位置越深;暴雨持时一定的条件下,暴雨强度越大,渗透力峰值点下移速度越快,且峰值点出现的深度也越大;两种情况对弃土场边坡深层稳定均不利。(5)暴雨强度相同的条件下随着降雨历时的增加弃土场边坡安全系数呈现出下降的趋势,其中暴雨前期下降速度较慢,暴雨后期下降速度较快;暴雨历时相同的条件下暴雨强度越大弃土场边坡安全系数下降幅度越大,暴雨结束时稳定系数越低。暴雨强度不同、暴雨持时不同以及暴雨前后期降雨条件的不同,造成弃土场边坡整体安全系数不同,临界滑动面的面积及滑动面最大深度也不同。(6)通过计算分析,在设定的各种暴雨工况下弃土场边坡整体稳定性均处于稳定状态。
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