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原文传递黄土路堑边坡变形破坏机理研究

论文题名：	黄土路堑边坡变形破坏机理研究
关键词：	黄土地区;路堑边坡;滑坡;变形机理;三轴试验;离心模型试验;数值模拟;公路工程
摘要：	本文在系统分析大量的黄土地区公路工程滑坡资料和野外考察的基础上，选取了数量最多、灾害后果最为严重的黄土路堑滑坡作为研究对象，着重研究它在开挖、堆载及降雨等过程中的变形破坏机理，以期为此类灾害的研究及防灾减灾提供一些新的研究思路和理论依据。围绕黄土路堑边坡变形机理，本文主要的研究目的在于通过各种试验手段和方法，确定黄土路堑边坡的变形特征，黄土路堑边坡的变形特征产生的原因，黄土路堑边坡的变形过程和结果。首先，通过模拟边坡开挖卸荷和堆载过程的应力状态，对构成黄土路堑边坡主体的黄土材料进行了常规的三轴压缩(CTC)和减压的三轴压缩(RTC)试验，得到了黄土在不同含水量、不同围压及不同的加、卸荷速率下的变形和强度特征；进而，在对黄土特殊的组成、状态和结构进行详细分析的基础上，结合非饱和土强度理论，提出了结构性黄土的强度表达公式τf=C0+Cj+ustanφb+σtanφ，并据此揭示了不同因素作用下黄土的变形和强度变化的内在机理；同时，首次通过将在特殊的工程地质条件下形成的具有特定含水量和围压的组合的某些部位的黄土坡体与三轴试验研究结果对比，客观地揭示了黄土路堑边坡土体变形破坏的产生原因及过程；并通过对堆载作用下应变硬化型黄土试验资料的研究，建立了能完整描述应变硬化黄土本构关系的对数模型σ-σ3=αlnε1+b及利用模糊信息优化处理理论确定模型参数的方法，通过非母体验证，证明该种确定模型参数的方法精度较高。其次，首次通过大型黄土边坡离心模型试验，再现了黄土路堑边坡的变形过程和变形破坏特征，为今后大型的黄土边坡工程的试验研究和工程实践提供了依据。结果表明：黄土边坡在自重应力作用下的固结压密过程中，坡体中、后部会产生细小的裂缝；开挖对前部土体变形影响较大，堆载对后部土体变形影响较大，但开挖是影响边坡变形的最主要因素；开挖作用下黄土边坡的变形机制应为“牵引式滑坡”，堆载作用下黄土边坡的变形机制应为“推动式滑坡”。最后，还根据典型黄土边坡特征，建立了黄土边坡的计算模型，通过数值模拟计算研究揭示了黄土路堑边坡在开挖、堆载及降雨条件下的应力和位移等变形特征，补充和验证了黄土边坡离心模型试验结果：并据此分析了黄土路堑边坡在开挖、堆载及降雨条件下可能的变形机理；此外，还基于断裂力学的有关理论，建立了开挖作用下黄土路堑边坡变形机理的地质-力学模型。
作者：	刘悦
专业：	道路与铁道工程
导师：	王秉纲
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文