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季节性供水渠道边坡稳定性研究

朱锐 黄英豪 张晨 郭万里 陈皓

朱锐,黄英豪,张晨,等. 季节性供水渠道边坡稳定性研究[J]. 水利水运工程学报,2021(1):124-132 doi:  10.12170/20200302002
引用本文: 朱锐,黄英豪,张晨,等. 季节性供水渠道边坡稳定性研究[J]. 水利水运工程学报,2021(1):124-132 doi:  10.12170/20200302002
(ZHU Rui, HUANG Yinghao, ZHANG Chen, et al. Research on the slope stability of seasonally running canals[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(1): 124-132. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200302002
Citation: (ZHU Rui, HUANG Yinghao, ZHANG Chen, et al. Research on the slope stability of seasonally running canals[J]. Hydro-Science and Engineering, 2021(1): 124-132. (in Chinese)) doi:  10.12170/20200302002

季节性供水渠道边坡稳定性研究

doi: 10.12170/20200302002
基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2017YFC0405100);国家自然科学基金资助项目(51709185,51879166,51909170);中央级公益性科研院所基金基本科研业务费项目(Y319010);中国博士后科学基金资助项目(2018M640500)
详细信息
    作者简介:

    朱 锐(1992—),男,江苏扬州人,博士研究生,主要从事环境岩土方面研究。E-mail:yzzhurui@163.com

    通讯作者:

    陈 皓(E-mail:chenhao4912@163.com

  • 中图分类号: TU443

Research on the slope stability of seasonally running canals

  • 摘要: 由于渠道季节性通、停水引起的干湿循环过程显著降低了渠基膨胀土的强度,进而影响膨胀土渠道的稳定性。以北疆典型膨胀土渠道为例,通过直接剪切试验对不同干湿循环次数下渠基膨胀土的力学特性和表面裂隙发育特征进行研究,在此基础上对水位骤降期间渠道边坡的稳定性进行了数值计算。结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样表面的裂缝发育不断加剧,并在一定循环次数后逐渐趋于稳定;试样的黏聚力发生较为显著的衰减,而内摩擦角值则呈小幅度波动式衰减的趋势。在5次干湿循环后,试样的黏聚力和内摩擦角分别降低了36.5%~48.2%和10.8%~26.1%。此外,随着运行年份(干湿循环次数)的增加,渠道边坡稳定性呈逐年下降趋势;排水时间对于渠道边坡的稳定性同样影响显著,排水时间越长,渠道边坡稳定性越高。建议该膨胀土渠道边坡排水时间不少于12 d,诊断、维修间隔不长于5年。研究成果对北疆供水工程建设与维护具有一定参考价值。
  • 图  1  颗分曲线

    Figure  1.  Grain-size distribution curve

    图  2  试样实拍

    Figure  2.  Photograph of specimens

    图  3  裂隙演化特征随干湿循环次数的变化曲线

    Figure  3.  Curve of crack characteristics variation with wetting-drying cycles

    图  4  抗剪强度随法向应力的变化曲线

    Figure  4.  Curve of shear strength variation with normal stress

    图  5  抗剪强度指标定量分析

    Figure  5.  Quantitative analysis results of shear strength parameters

    图  6  模型尺寸

    Figure  6.  Model size

    图  7  基于干湿劣化区域[19-20]提出的强度折减法

    Figure  7.  Strength reduction method based on wetting-drying areas[19-20]

    图  8  水位下降示意

    Figure  8.  Diagram of water-level falling time

    图  9  渠道边坡安全系数随干湿循环次数变化曲线

    Figure  9.  Curve of slope safety factors variation with wetting-drying cycles

    图  10  渠道边坡安全系数随排水时间变化曲线

    Figure  10.  Curve of slope safety factors variation with falling time

    表  1  膨胀土渠坡安全系数及稳定性状态

    Table  1.   Safety factor and stability state of expansive soil canal slope

    排水时间/d未运行渠道运行第1年运行第2年运行第3年运行第4年运行第5年
    81.52(稳定)1.44(稳定)1.29(基本稳定)1.22(基本稳定)1.15(基本稳定)1.04(欠稳定)
    121.61(稳定)1.52(稳定)1.37(稳定)1.30(基本稳定)1.22(基本稳定)1.10(基本稳定)
    161.69(稳定)1.59(稳定)1.43(稳定)1.35(稳定)1.27(基本稳定)1.15(基本稳定)
    201.74(稳定)1.63(稳定)1.48(稳定)1.41(稳定)1.29(基本稳定)1.19(基本稳定)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-02
  • 网络出版日期:  2021-01-18
  • 刊出日期:  2021-02-15

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