基質(zhì)吸力對黃土邊坡穩(wěn)定性的影響.pdf

1、鑒于強(qiáng)降雨、地震等自然災(zāi)害引起黃土地區(qū)滑坡泥石流、大厚度黃土坡面崩塌、路基沉降塌陷、地下隧道失穩(wěn)及深基坑坡腳剝落等災(zāi)害給人類生命財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅，開展黃土邊坡穩(wěn)定性研究具有現(xiàn)實(shí)意義。對于蘭州大厚度黃土，地下水位極深，黃土通常處于非飽和狀態(tài)，非飽和黃土中存在的基質(zhì)吸力對土體抗剪強(qiáng)度有著不可忽視的貢獻(xiàn)，然而，基質(zhì)吸力受含水量等多種因素的影響，試驗(yàn)室很難高效、準(zhǔn)確地測量。同時(shí)，典型土-水特征曲線表明，基質(zhì)吸力受土體含水量影響非常明顯。

2、　　針對蘭州地區(qū)非飽和黃土，配置不同含水量的非飽和均質(zhì)重塑黃土，開展常規(guī)固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)，獲取不同含水量條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線和相應(yīng)抗剪強(qiáng)度參數(shù)黏聚力和內(nèi)摩擦角，將所得數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，可知隨著含水量遞增，黏聚力先增加后減小且變化幅度大，摩擦角先減小后增加但變化幅度小，曲線極值點(diǎn)在含水量10％附近。而后，建立坡角分別為45°和66°兩種工況下的均質(zhì)黃土邊坡，運(yùn)用強(qiáng)度折減有限元法，將試驗(yàn)所得參數(shù)折減后，依次輸入到黃土邊坡穩(wěn)定性計(jì)算模型中

3、，以莫爾-庫侖理論為破壞準(zhǔn)則，土體只受自重條件下，進(jìn)行ABAQUS有限元模擬分析。根據(jù)場變量FV1（折減系數(shù)）與X方向位移U1的關(guān)系曲線，在不考慮其它影響因素條件下，求出不同含水量對應(yīng)的黃土邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Ks，將所得曲線擬合為二次函數(shù)，可得擬合相關(guān)系數(shù)分別為工況一0.85，工況二0.71。由含水量與黃土邊坡安全系數(shù)的關(guān)系曲線得知，隨著含水量的增加，安全系數(shù)先增加后減小，在10％含水量左右出現(xiàn)最大值，過了最優(yōu)含水量，安全系數(shù)急劇下降。出

4、現(xiàn)該種結(jié)論的主要原因是，非飽和黃土中存在的基質(zhì)吸力隨含水量增加而逐漸遞減，以至于土體抗剪強(qiáng)度減小，從而安全系數(shù)隨之減小。并由模擬可得邊坡位移等值線云圖，能夠清晰可見滑動面的形狀及位移變化范圍。
　　因此，本研究根據(jù)試驗(yàn)階段和ABAQUS有限元模擬分析的結(jié)果，得出了一些相關(guān)結(jié)論，對今后在蘭州非飽和黃土區(qū)開展更高層次的黃土特性研究、工程設(shè)計(jì)，及城市建設(shè)工程施工項(xiàng)目等，具有一定的經(jīng)濟(jì)意義和實(shí)踐意義，也對黃土邊坡安全穩(wěn)定預(yù)測、預(yù)報(bào)及支護(hù)有