1. 研究目的与意义
在中国辽阔的大地上,有雄伟的高原、起伏的山岭、广阔的平原、低缓的丘陵,还有四周群山环抱、中间低平的大小盆地。这些形态各异的地形,以山脉为骨架交错分布。陆地上的5种基本地形类型,中国均有分布,这为中国工农业的发展提供了多种多样的条件。由于地势的高低,土质的差异以及不同的天气环境的影响,许多山体斜坡上某一部分岩土在重力以及水体作用下,会沿着一定的软弱结构面产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动。这种现象在平原地区尚不显著,却在中部山区以及靠近江河湖海的斜坡面上经常发生。滑坡是我国目前 面临的主要地质问题之一。由于降雨和雨水的入渗作用,使边坡受到冲刷和软化,从而导致了山体滑坡的发生。
21 世纪以来我国经济高速发展,城镇化进程快速推进,促使大量规模巨大的公路工程、铁路工程、矿山工程、水利工程等的兴建,人类工程活动愈加频繁,对地理自然环境的改造和扰动愈加剧烈。此外,全球气候环境变暖的背景下,极端、突发性天气事件的多发,导致大量地质灾害的发生,给社会造成巨大的经济损失及人员伤亡。我国地理环境为多山、地形复杂多变、地质构造发育,地质灾害隐患在我国各地区广泛分布,潜在的地质灾害事件严重威胁着人类的生命及财产安全。
我国地质灾害主要包括滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等,根据中华人民共和国国家统计局公布的近十年全国地质灾害与防治情况,从表 1.1 中可以看出地质灾害每年都导致数百乃至数千人伤亡,造成直接经济损失高达几十亿元人民币,每年投入的防治资金多至上百亿。2009-2018 年我国各类地质灾害总数中滑坡灾害所占比例最大,其中 2018 年滑坡灾害所占比例最小为 56%,2012年滑坡灾害所占比例最大为 76%,十年期间共发生滑坡 90174 次,滑坡灾害在地质灾害总数中平均占比为 69%。滑坡灾害导致重大人员伤亡及财产损失的案例屡见不鲜,2015 年丽水 1113 特大型山体滑坡事故发生于浙江省丽水市里东村,滑坡土石体量约 33 万立方米,造成 38 人遇难, 27 户民房被掩埋,21 户房屋进水,滑坡情况见图 1.1。2016 年大方县 71 山体滑坡事故发生于贵州省大方县偏坡村,致使 23 人遇难,7 人被伤,10 户房屋被埋,直接经济损失达 640 余万元。928浙江遂昌特大型山体滑坡事故发生于浙江省丽水市遂昌县苏村,事故共造成 26人死亡,2 人失踪,20 多户多栋居民楼被冲击毁坏,直接经济损失高达 1.9 亿元。723 贵州水城特大山体滑坡事故发生于 2019 年 7 月 23 日贵州六盘水市水城县鸡场镇坪地村,滑坡总土石方量达到了 200 万方,滑坡共造成 43 人死亡,9 人失联,27 栋房屋被毁坏,滑坡情况见图 1.2。滑坡灾害已经是中国乃至世界范围内分布最广泛、影响最严重的的地质灾害之一。因此,加强滑坡灾害机理的研究,
建立有效的滑坡的预警预防手段十分紧迫和必要。滑坡灾害的发生是诸多外部因素综合作用的结果,诱发因素主要包括降雨、地震、地下水渗流,河流冲刷、人为扰动等,而在众多因素中最重要的就是降雨
的影响。2018 年全国地质灾害点分布图,从中可以看出,大部分滑坡灾害主要分布在长江以南地区,这些地区降雨量丰富,降水事件多发。有学者调研了 1933 年-1991 年来发生的 27 起重大滑坡灾害,其中有 15 起是由降雨直接导致。在《中国典型滑坡》列举了近百个滑坡案例,其中至少 90%滑坡灾害的发生与降雨密切相关,50%以上的滑坡由降雨直接诱发。此外有学者选取了世界范围内 40 个破坏性最强的滑坡灾害进行研究,发现 50%以上的滑坡是在持续性的降雨中发生的。自然界内的土体一般为非饱和土体,当气候条件发生变化时土体的物理性质将会改变,降雨事件的发生导致土体的含水量升高,土体容重增大,边坡的下滑力增大,土体的基质吸力随降雨的进行持续减小,进而导致土体的抗剪强度降低,破坏了原来的应力平衡状态,导致滑坡灾害的发生。因此,十分必要对降雨入渗条件下水分的运移及雨水对滑坡的影响进行深入的研究,为降雨滑坡的预警预防提供理论基础和应用价值。
目前,降雨滑坡预警预的理论模型较少,国内外学者在研究降雨作用下边坡的失稳机理及预测预报时多采用经验统计、物理模型试验及数值模拟,然而这些模型由于自身的局限性及复杂性无法直接有效的运用到普遍的滑坡分析中,故而建立一个简单有效的降雨入渗条件下边坡稳定性分析模型具有重要的意义。降雨入渗理论结合传统的边坡稳定分析方法是分析降雨滑坡机理的有效理论模型。然而过去的降雨入渗理论通常把降雨入渗过程简化为饱和入渗的情形,认为湿润区土体处于饱和状态,而忽略了湿润区土体含水量沿深度变化的事实,进而导致相关计算的结果与实际情况偏差较大。因此,研究雨水在土体内的真实入渗情况以
及降雨入渗过程中边坡稳定性的动态变化具有重要的理论意义和工程应用价值。
通过对层状土入渗问题进行研究,把握不同条件下水体渗入各类岩土所造成的影响,从表面现象到理论分析,最后精确到数值计算,模拟降雨作用下的岩土的动态变化过程,得出降雨作用下层状边坡入渗稳定性规律。
此项研究,把自然现象用数值计算表示出来,不仅能帮我们更好的理解自然现象,更重要的是可以帮助我们预防自然灾害,其中包括计算岩土结构的耐久度和岩土结构的加固
2. 研究内容和预期目标
本课题研究以岩土为实验对象,研究在降雨降水的情况下,土体的渗水性能,包括渗水深度计算,边坡稳定计算
基于原始的green-ampt公式,结合目前研究,探究原始公式所存在的不足之处,使公式变得更准确,更加贴合实际实验数据,更加具有普遍性
预期目标:
3. 研究的方法与步骤
探究原始green-ampt公式, 参考他人修改后的green-ampt公式以及研究方法,找到改进green-ampt公式的方法,用数学物理方程推导改进后G-A公式
本课题采用软件模拟,运用适用于地质工程和地质环境模拟计算的仿真软件Geostudio 中的三个主要功能:
1.SLOPE/W(边坡稳定性分析软件)全球岩土工程界首选的稳定性分析软件
4. 参考文献
[1] 韩同春,豆红强,马世国,等.考虑雨水重分布对均质无限长边坡稳定性的研究[J].浙江大学学报(工学版), 2013, 47(10): 1824-1829.
[2] WANG D J, TANG H M, ZHANG Y H, et al.An improved approach for evaluating the time-dependent stability of colluvial landslides during intense rainfall[J].Environmental earth sciences, 2017, 76(8):1-12.
[3] 邵珠山,赵南南,吴奎等.多层土质边坡降雨入渗过程及稳定性分析[J].应用力学学报,2021,38(03):981-991.
5. 计划与进度安排
[1].2月20日—3月12日 文献检索,提交开题报告
[2].3月13日—4月16日 论文研究,提交外文翻译初稿
[3].4月17日—5月14日 论文研究,提交论文初稿
以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。