降雨入渗下非饱和土填方路基的渗流特性与稳定性研究

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1、硕士学位论文降雨入渗下非饱和土填方路基的渗流特性与稳定性研究作者姓名孙必雄学科专业道路与铁道工程指导教师徐国元教授所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年3月TheresearchonseepagecharacteristicandstabilityoftheunsaturatedsoilfillsubgradeundertheconditionofrainfallinfiltrationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SunBixi

2、ongSupervisor:Prof.XuGuoyuanSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou，China分类号：U416.1学校代号：10561学号：201120106478华南理工大学硕士学位论文降雨入渗下非饱和土填方路基的渗流特性与稳定性研究作者姓名：孙必雄指导教师姓名、职称：徐国元教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：道路与铁道工程研究方向：城市轨道交通与隧道工程论文提交日期：2015年3月18日论文答辩日期：2015年6月5日学位授予单位：华南理工大学学

3、位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：符锌砂委员：徐国元、孙长新、苏卫国、陈页开摘要由于降雨入渗极易导致填方路基的失稳甚至滑坡，因此对降雨条件下非饱和土填方路基的渗流及稳定性变化进行研究有相当重要的意义。本文在系统归纳前人对降雨下的边坡稳定性研究和分析的成果基础上，结合某一在运行的实际高速公路作为工程实例背景，从而针对降雨入渗下非饱和土填方路基的稳定性问题展开探讨。作了如下工作：(1)对非饱和土的力学特性进行了系统性论述。包括非饱和土的各相组成、有效应力、基质吸力、应力状态变量、非饱和土的强度理论与变形理论

4、、基质吸力与抗剪强度的关系以及基质吸力变化引起的应变等诸多方面。(2)对降雨入渗下的填方路基渗流场问题进行了数值模拟分析。通过填方路基模型的建立以及对降雨后土体渗流场的变化规律进行模拟，本文分析了路基渗流场在降雨强度、持续时间和类型三大因素下的影响。并且还研究分析了公路路基的渗流场在渗透系数等因素变化时的影响情况。(3)降雨条件下土体的位移变化分析。通过数值方法，模拟出填方路基在降雨渗流作用下位移的分布情况与发展规律。(4)考虑降雨入渗对填方路基稳定性的影响。分析时把有限元强度折减法拓展应用于非饱和土，求出路

5、基的安全系数，得出了相应情况下安全系数的变化规律。(5)通过分析各种降雨因素对路基和边坡带来的影响，并对降雨后填方路基的渗流规律和边坡稳定性的分析结果进行归纳和总结，以期指导工程实际。关键词：降雨入渗，非饱和土，路基，渗流，稳定性IAbstractRainfallinfiltrationiseasytocauseinstabilityofslopeandlandslide.Hence，thestudyofstabilityoftheunsaturatedsoilfillsubgradeunderthecond

6、itionofrainfallinfiltrationwasquitemeaningful.Thispapersummarizesthepreviousresearchaboutslopestabilityunderrainfallconditions,anddiscussesunsaturatedsoilfillsubgradestabilityunderrainfallinfiltrationcombinedwithaunder-runninghighwayembankmentengineeringexa

7、mples.Thefollowingtaskshavebeenmade:(1)Thispapersystematicallydiscussesthemechanicalpropertiesofunsaturatedsoil,includingcompositionofunsaturatedsoil，effectivestress，matricsuction，stressstatevariables，unsaturatedsoilstrengththeory,deformationtheoryofunsatur

8、atedsoil，therelationshipbetweenshearstrengthandmatricsuction，strainandmanyotheraspectschangescausedbychangingofmatrixsuction.(2)Theseepageproblemoffillsubgradeunderrainfallinfiltrationareanalyzedinnume