强降水条件下延安地区典型黄土斜坡水分运移规律研究

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1、分类号:P64110710-2015129067硕士学位论文强降水条件下延安地区典型黄土斜坡水分运移规律研究高策导师姓名职称王玮教授申请学位类别工学硕士学科专业名称地下水科学与工程论文提交日期2018年5月3日论文答辩日期2018年6月2日学位授予单位长安大学StudyonWaterMovementLawinTypicalLoessSlopeunderHeavyPrecipitationinYan'anAreaAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：GaoCeSupervisor：Prof.WangWeiChang’anUniversity,

2、Xi’an,China本论文的完成得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）“黄土重大灾害及灾害链的发生、演化机制与防控理论研究”（2014CB744702）的资助。摘要延安位于黄土高原腹地，由于其特殊的自然环境，每年因滑坡等灾害导致的伤亡和财产损失巨大。而强降雨是诱发黄土滑坡的重要因素，从水文地质角度研究强降雨下典型黄土斜坡土壤水分运移规律，可以为防治黄土滑坡灾害提供重要依据。以延安市宝塔区典型黄土斜坡为研究对象，开展了野外调查和室内实验，根据饱和－非饱和渗流理论，建立黄土斜坡铅直剖面二维非稳定饱和－非饱和渗流数值模型，分析其在雨强、渗透系数、前期降雨条件、降雨历时、坡度、坡高、裂缝长度等

3、条件下的饱和度分布变化情况，进而归纳出黄土斜坡水分运移规律。最后使用浅层滑坡安全系数公式计算了不同条件下的黄土斜坡安全系数，分析其稳定性，并对参数进行灵敏度分析。主要得出以下结论：1.分析一次降雨的影响，降雨末刻，表层土饱和，坡脚最不稳定。就坡腰而言，浅层土饱和度急剧变化，深层土变化缓慢，主要受前期土壤含水率控制，临近基岩面渗流受阻，水分富集，饱和度升高。2.就坡体几何形态而言，陡坡和缓坡入渗规律类似。三种饱和度下，都有坡体最大入渗厚度随坡度增大而减小的规律。不同坡高下入渗深度基本相同，坡高对入渗深度的影响不大。3.模拟参数变化对饱和度分布的影响表明：雨强大于渗透能力则表层土饱和。在本次降雨影

4、响深度以上，雨强越大饱和度越高；该深度以下，不同雨强饱和度相等，主要受前期土壤含水率控制。一场绵绵细雨比一场短时暴雨更容易使斜坡饱和度升高。渗透系数越大表层土饱和度增加值越大。前期土壤越湿润，同一深度下饱和度越高，越干燥则表层土饱和度增加值越大，深层土饱和度不变，受前期土壤含水率的控制。雨停后，水分在重力作用下继续下渗，高饱和度范围有所减小，低饱和度范围有所扩大，湿润锋不断推进。4.通过不同长度裂缝的计算分析，说明当裂缝较长，引起裂缝附近区域与基岩面上高饱和度区域相接时，容易形成贯通的软弱带。并且浅层土、坡脚处连贯的大片区域饱和度都在0.7以上，加上裂缝附近区域土体吸水后重量增加，极易使斜坡失

5、稳。土壤渗透系数越小，中心饱和度降低越慢；反之，裂缝影响范围越大，斜坡越容易失i稳。5.分析各参数对斜坡稳定性的影响得知，雨强、渗透系数、前期土壤含水率都有其值越大，安全系数越低的规律。停雨后，安全系数不断降低。当小于某一安全系数，就会引起浅层滑坡。丰水期安全系数最小。降雨历时越长安全系数越小。浅层滑坡计算公式中各参数敏感性由大到小依次为斜坡坡度、滑带高度、粘聚力、内摩擦角、土壤容重。关键词：黄土斜坡，强降雨，水分运移规律，渗流理论，数值模拟，斜坡稳定性iiAbstractYan'anislocatedinthehinterlandoftheLoessPlateau.Duetoitsspeci

6、alnaturalenvironment,Yan'ansuffersnumerouscasualtiesandpropertylossesduetolandslidesandotherdisasters.Strongrainfallisanimportantfactorininducingloesslandslides.Studyingthelawsofsoilmoisturemigrationontypicalloessslopesunderheavyrainfallfromtheperspectiveofhydrogeologycanprovideanimportantbasisforpr

7、eventingandcontrollingloesslandslides.TakingthetypicalloessslopeinBaotaDistrictofYan’anCityastheresearchobject,fieldinvestigationsandlaboratoryexperimentswereconducted.Accordingtothesaturated-unsatura