降雨入渗下的山区公路土质高边坡稳定性分析和评价开题答辩

降雨入渗下的山区公路土质 高边坡稳定性分析和评价 学生： 研究意义 存在问题 研究内容 研究目标 拟解决的关键问题 特色与创新点 研究工作预期结果或成果 技术路线 课程完成情况 研究意义 边坡失稳 (滑坡 )是最严重的自然灾害之一，不论是自然因素还是人类活动形成的边坡失稳滑动，都可能会对经济建设和人民生命财产造成巨大损失。所以，边坡的稳定性研究一直是专家学者们关注的焦点之一。 在边坡失稳发生的地形、地质等内部条件既定的情况下，诸多外部因素中降雨是激发边坡失稳的最主要外部因素之一。边坡失稳是否发生与降雨量、降雨强度、降雨持续时间等因素关系十分密切。 但是，对比已有的边坡失稳事故和研究成果不难发现，对于降雨诱发的边坡失稳，建立降雨 价、预报、预测准确性低；失稳影响因素及相互关系复杂等等问题还有待于进一步研究。 存在问题 1、有关边坡失稳影响因素的关联性和权重问题研究较少； 由于边坡系统本身是一个不平衡、不稳定、充满复杂性的系统，降雨入渗条件下引起边坡失稳的影响因素更是非常多，如降雨条件、土质物理力学参数、边坡几何形态等等，对于这些影响因素的关联性和权重的研究成果较少，它们之间的关系也不是非常明确。不利于稳定性研究和工程设计施工。 2、土质特性参数取值不合理； 在以往的许多研究中，受限于实际条件，土体渗流计算所采用的土水特征曲线等土体性质资料多来源于软件自身所带，而不是针对研究区域取得的实际土体参数。所以其计算与实际结果有出入，结果的可靠性会有一定程度的降低，安全系数的精确度也会随之降低。 3、降雨模拟缺乏实际数据支持； 由于环境气候条件的不同导致各地区的降雨类型、降雨强度、降雨持时存在较大的差异，在探讨各种降雨条件对土坡入渗规律及稳定性的影响时，其降雨数据往往不是通过调查处理得到，而是对降雨过程进行了很大程度的理想化处理。 4、稳定性评价方法存在局限性 现有的边坡稳定性评价方法中考虑降雨因素的评价方法较少。而且目前学者多倾向于理论模型数值模拟方法，多着重于边坡失稳机理研究，但对于多因素不确定性分析，该类方法存在局限性，无法确定各因素之间的影响关系，不适用于多因素稳定性评价。 存在问题 研究内容 （ 1）基于饱和 合有限元分析软件对降雨入渗条件下土质边坡渗流场进行数值模拟分析，明确降雨入渗对土质边坡失稳的作用机理以及降雨入渗下边坡失稳影响因素探讨； （ 2）土质物理力学试验研究及地区降雨调查分析：针对福建省山区公路典型残积土高边坡进行土质物理力学试验。通过三轴压缩试验确定土体内摩擦角等参数；通过滤纸法对残积土进行试验研究，软件拟合得到土水特征曲线；通过变水头渗透试验，测定土壤饱和渗透系数。针对研究区域的降雨情况，通过调查该地区气象历史资料，对数据进行数学统计，整理分析取得各项降雨参数。将以上各个试验参数和调查参数作为主要影响因素。 研究内容 （ 3）对灰色理论进行拓展研究，将其应用到边坡稳定性分析和评价中，即基于灰色系统理论的灰色关联分析法，对影响因素进行关联度和权重计算和分析； （ 4）根据影响因素关联度和权重关系建立边坡稳定性评价模型，并进行区域内土质高边坡的算例检验，通过算例修正模型，最终确立对本地区行之有效的土质边坡稳定性评价方法和模型。 研究目标 （ 1）根据饱和 用有限元分析软件进行渗流场分析，明确雨水入渗下土质边坡失稳机理、水土相互作用； （ 2）结合福建省山区公路高边坡典型残积土试验研究和降雨调查分析，取得土质物理力学参数和降雨参数，确定降雨条件下研究区内残积土边坡稳定性的主要影响因素及影响机理； （ 3）根据灰色系统理论的灰色关联分析法对影响因素进行关联度和权重分析，取得各影响因素的内在关联和权重关系，明确关联机理； （ 4）建立边坡稳定性评价模型和方法，实现对同类型残积土边坡稳定性的评价功能。 拟解决的关键问题 A）确定研究区降雨入渗下土质边坡稳定性的主要影响因素和影响机理； B)确定降雨条件下各主要影响因素的关联度和权重关系； C)建立可用于降雨入渗下的边坡稳定性评价模型。 特色与创新点 A)进行典型残积土土质物理力学正交试验及历时降雨数据调查，取得与研究区域实际相符合的影响因素计算参数。 B)在取得实际的降雨参数，明确雨水入渗作用机理的情况下，采用适用于非确定性多因素分析的灰色关联分析法对主要因素进行关联度和权重计算。 C)利用关联度和权重计算结果，建立非确定性灰色评价模型 。 研究工作预期结果或成果 通过有限元渗流分析明确雨水入渗引起边坡失稳的作用机理； 根据研究区残积土质和降雨影响，确定降雨条件下各影响因素的关联度权重关系； 建立相对可行的边坡稳定性评价模型，为研究区域边坡稳定性评价及防护工程提供参考和依据。 技术路线 土体物理力学试验 降雨资料调查 试验数据整理分析 数据整理分析 土体基本参数 土水特征曲线 土体渗透曲线 土质边坡调查 降雨基本参数 基于非饱和渗流理论和有限单元法的入渗机理研究 基于灰色