摘要: 由于西南地区特殊的地形和地质环境条件，给区域工程建设带来了问题，特别是机场建设难度较大。攀枝花机场是其中具有代表性的一座机场，在其建成期间及建成之后发育着大大小小不同规模的地质灾害隐患，威胁着机场乃至周边居民的生命财产安全。国内外... 展开 由于西南地区特殊的地形和地质环境条件，给区域工程建设带来了问题，特别是机场建设难度较大。攀枝花机场是其中具有代表性的一座机场，在其建成期间及建成之后发育着大大小小不同规模的地质灾害隐患，威胁着机场乃至周边居民的生命财产安全。国内外众多的学者对其产生的原因做了全方位多角度的分析，认为降雨是导致其滑坡的一个最重要的原因。为进一步深入研究西南地区高山机场建设场地填方边坡引发滑坡影响重要因子，本课题选择其中最典型攀枝花机场12#滑坡为例，以离心模型实验的降雨为研究核心，通过成都理工大学重点实验室的大型土工离心机(500gt)构建攀枝花12#滑坡的离心模型实验，研究其降雨和渗流对边坡失稳造成的影响。主要研究成果如下: (1)研究和分析了以往降雨-渗流响应相关的离心模型实验中存在的误差，指出主要的影响因素包括:模型箱的选取、降雨装置的构成、模型的基座、填料的级配等。针对此次的实验，对以上可能产生的误差设计了不同的解决方案，并采取了合理的解决方案。 主要解决方案如下:选取合适的密闭模型箱;研制了可供拆卸组装拼接的降雨装置;对模型的基座进行了重新设计与制作，并测定其各项指标;对填料的级配依据渗透系数在原型的基础上渗透系数增加了100倍;对坡体表面的径流现象通过实验确定了合理的改变方向，即使用防滑垫B能够明显降低坡体表面径流;对其它可能产生的误差进行了合理的改善。 (2)根据相似比N=130在原始剖面的基础上制作了离心模型。主要设计包括以及几个方面:根据核心降雨及边坡渗流响应，设计了储水槽、水槽用以收集并模拟地下水和降雨;考虑到坡体的渗流情况，以渗透系数为主要因素，使用类砂岩材料和高渗透性级配达到了增大渗透系数的目的;使用孔隙水压力传感器和土压力传感器实时监测了模型在实验过程中的变化情况;进行了六次降雨，以2年为回归周期分别模拟雨季和旱季阶段坡体的降雨情况。 (3)根据土压力传感器和孔隙水压力传感器数据的变化情况，结合实验过程中实际拍摄的视频和照片，确定了本次实验过程中边坡失稳的四个主要阶段分别为:1.坡体沉降变形阶段2.坡体蠕滑-拉裂阶段3.整体滑动阶段4.逐渐稳定阶段。通过物理实验和力学实验对坡体填料实验前试验后级配的变化进行了分析，指出坡顶为应力集中部位，并且从坡脚到坡顶颗粒逐渐变粗，不均匀系数逐渐变大。该滑坡失稳的机理主要为:坡体软弱岩层促滑作用，降雨诱发的边坡变形，地下水长期耦合作用。 (4)使用Geostudio的seep模块和sigma模块作为主要的数值模拟研究手段。建立了基于原始剖面为基础的模型和以实验剖面为基础的模型。对这两个模型分别进行了渗流场、应力场、应变场等的计算，并得出了相应的结论。将两个模型与实际的离心模型实验进行了两两对比，指出了三者具有共同现象的部位和时间点，同时也分析了三者具有的差异性。得出结论:数值模拟能够反映实验模型的变化趋势，渗流响应最为敏感的部位位于基覆界面和填筑体部位。 收起