非飽和膨脹土的本構(gòu)模型及在邊坡穩(wěn)定性評價(jià)中的應(yīng)用.pdf

1、本文針對非飽和膨脹土的理論、邊坡穩(wěn)定性評價(jià)及其加固問題，在回顧和總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，通過野外監(jiān)測，非飽和土的室內(nèi)試驗(yàn)，數(shù)值模擬和程序開發(fā)等研究手段，提出了土水特征曲線的應(yīng)用及強(qiáng)度公式，指出Alonso的彈塑性模型的不足，并將其改進(jìn)。分析了非飽和膨脹土邊坡的淺層滑坡特點(diǎn)和原因。本文取得主要研究成果如下： 1)監(jiān)測和試驗(yàn)方面：開挖膨脹土邊坡的吸力比自然邊坡的吸力變化幅度大，分散性大，規(guī)律性差。在邊坡的不同位置的大氣影響深度不同

2、。非飽和土凝聚力和內(nèi)摩擦角均是吸力的增函數(shù)；吸力趨向于無窮大時(shí)，凝聚力和內(nèi)摩擦角為定值。 2)理論方面：通過野外獲取的吸力和飽和度，提出分段的多項(xiàng)式擬合土水特征曲線，其精度高，便于求解非飽和土的剪切強(qiáng)度和滲透系數(shù)。室內(nèi)SWCC不同于野外的SWCC，不易獲得進(jìn)氣值和殘余含水量。利用一種有效應(yīng)力和土水特征曲線，本文首次提出了一種新的非飽和土強(qiáng)度公式，試驗(yàn)結(jié)果表明該強(qiáng)度公式是有效的。基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，指出Alonso模型中的ps=ks的假

3、設(shè)不合理之處；Alonso模型中CSL的斜率M是定值與試驗(yàn)結(jié)果不符。改進(jìn)的模型提出了M(s)的非線性表達(dá)式，參數(shù)易于確定，且被證實(shí)可行。改進(jìn)后的模型認(rèn)為p0，M及LC屈服面函數(shù)都是隨吸力增大而呈現(xiàn)非線性的增大，當(dāng)吸力為無窮大時(shí)，這些值均接近一定值。 3)邊坡穩(wěn)定性方面：開發(fā)非飽和土膨脹土邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算程序，從吸力、分層以及裂隙等角度分析邊坡滑坡的淺層特點(diǎn)，計(jì)算膨脹土邊坡的穩(wěn)定性需考慮分層。因氣候膨脹土塹坡表層出現(xiàn)強(qiáng)度分層，這致

4、使路塹邊坡發(fā)生淺層失效，且后緣多出現(xiàn)在坡頂；坡表大量裂隙是滑坡后緣出現(xiàn)在坡腰的癥結(jié)所在。蠕變反映了滑坡孕育和發(fā)展的時(shí)間效應(yīng)。它們共同決定膨脹土滑坡的特點(diǎn)。 4)工程加固及應(yīng)用方面：基于受力分析，結(jié)合數(shù)值模擬和監(jiān)測結(jié)果，認(rèn)為錨桿框架梁是加固膨脹土邊坡的有效方式，框架梁設(shè)計(jì)完全依據(jù)膨脹力是欠合理的；建議采用Winkler假設(shè)和半無限彈性體理論計(jì)算框架梁的內(nèi)力。根據(jù)錨桿框架梁的受力和變形研究錨桿內(nèi)力分布規(guī)律。提出了錨桿框架梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)