黄土斜(边)坡表层冻结效应及其稳定响应.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2010／18(5)．0760—06黄土斜(边)坡表层冻结效应及其稳定响应王念秦罗东海(西安科技大学地质与环境学院西安710054)摘要中国黄土分布于季节性冻土区，年复一年的冻融作用对具有特殊结构黄土斜(边)坡的稳定性有很大影响，促发了大量黄土斜(边)坡灾害，制约着地区经济发展。深入研究冻融作用机理，对减轻黄土斜(边)坡灾害有重要的理论和现实意义。针对黄土斜(边)坡灾害及冻融作用特点，利用表层冻结温度场数值模拟、冻结前后地下水聚集模型分析及实例验证分析等方法、手段，揭示边坡表层土体冻结过程、坡体内地

2、下水集聚过程，探讨黄土斜(边)坡表层冻结效应及其稳定响应。结果是：(1)表层冻结作用由表及里进行，大约在冻结3个月后达到当地最大冻深；(2)以简化的地下水聚集模型分析，推导得到坡体内地下水浸润线方程；(3)冻结滞水作用可使黄土斜(边)坡稳定性降低约25％。关键词黄土斜(边)坡冻结效应地下水聚集浸润线稳定响应中图分类号：P642．22文献标识码：AFREEZINGEFFECToNLoESSSLoPEANDITSSTABILITYRESPoNSEWANGNianqinLUODonghai(CollegelofGeologyandEnvironment，XianUnwe~i@ofScien

3、ceandTechnology，an710054)AbstractLoessinChinaisdistributedintheseasonalfrozensoilarea．Efectoffreezing—thawinghasgreatlyinflu—eneedonthestabilityofloessslopes，whichhasresultedalargenumberofloesshazards．Studyonfreezing—thawingmechanismhassomeimportanttheoreticalandpracticalsignificancetoreduceloe

4、ssslopehazards．Thispaperpres—entsthecharactersofbothloessslopeandfreezing-thawing．Itusesanumericalsimulationofthesurfacefreezingtemperature．Itmakesananalysisofgroundwateraccumulationmodelbeforeandafterfreeze．Itrevealsthefreezingprocessonsurfacesoilofloessslopeandwateraccumulation．Itdiscussesthe

5、freezingefectonslopesurfaceandresponseonstability．Theresultsarea)thefreezingeffectbeginsfromthesurfacetotheinner，reachesmaximumdepthabout3monthsafterthefreezing；b)analysisofthesimplegroundwateraccumulationmodelandderivationoftheequationofgroundwatersaturationline；e)thestabilityofloessslopecanbe

6、reducedabout25％bytheeffectoffreezing—thawing．KeywordsLoessslope，Efectoffreezing，Groundwateraccumulation，Saturationline，Stabilityresponse{收稿日期：2010—05—05；收到修改稿日期：2010-06—28．基金项目：国家自然科学基金项目(40972174)教育部科学技术研究重点项目(208145)；铁三院地路处科研(科研o6—2)第一作者简介：王念秦，主要从事岩土体稳定与地质灾害防治方面的研究、教学工作．Email：young,lock@163．C

7、OIll18(5)王念秦等：黄土斜(边)坡表层冻结效应及其稳定响应761T=const或T=，Y，t)(1)1引言式中，为温度，-厂为己知函数，、Y分别为横、纵坐标，t为时间。黄土斜(边)坡冻融灾害，如冻融泥流、冻融滑Ⅱ类边界条件：指温度场边界表面上各点的热坡等，已经成为黄土地区城镇化进程中不容忽视的流密度随时间的规律变化。若给定研究区域上的热工程地质问题，因对其研究具有重要的社会意义和流密度值或热流密度函数，则有：经济价值而受到广泛重视。黄土斜(边)坡冻