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非饱和膨胀土的本构模型及在边坡稳定性评价中的应用
| 论文题名： | 非饱和膨胀土的本构模型及在边坡稳定性评价中的应用 |
| 关键词： | 非饱和膨胀土;土本构模型;土水特征曲线;非饱和土强度;边坡稳定性;锚杆框架梁;边坡加固;工程地质 |
| 摘要： | 本文针对非饱和膨胀土的理论、边坡稳定性评价及其加固问题，在回顾和总结前人研究成果的基础上，通过野外监测，非饱和土的室内试验，数值模拟和程序开发等研究手段，提出了土水特征曲线的应用及强度公式，指出Alonso的弹塑性模型的不足，并将其改进。分析了非饱和膨胀土边坡的浅层滑坡特点和原因。本文取得主要研究成果如下： 1)监测和试验方面：开挖膨胀土边坡的吸力比自然边坡的吸力变化幅度大，分散性大，规律性差。在边坡的不同位置的大气影响深度不同。非饱和土凝聚力和内摩擦角均是吸力的增函数；吸力趋向于无穷大时，凝聚力和内摩擦角为定值。 2)理论方面：通过野外获取的吸力和饱和度，提出分段的多项式拟合土水特征曲线，其精度高，便于求解非饱和土的剪切强度和渗透系数。室内SWCC不同于野外的SWCC，不易获得进气值和残余含水量。利用一种有效应力和土水特征曲线，本文首次提出了一种新的非饱和土强度公式，试验结果表明该强度公式是有效的。基于实验结果，指出Alonso模型中的ps=ks的假设不合理之处；Alonso模型中CSL的斜率M是定值与试验结果不符。改进的模型提出了M(s)的非线性表达式，参数易于确定，且被证实可行。改进后的模型认为p0，M及LC屈服面函数都是随吸力增大而呈现非线性的增大，当吸力为无穷大时，这些值均接近一定值。 3)边坡稳定性方面：开发非饱和土膨胀土边坡稳定性的计算程序，从吸力、分层以及裂隙等角度分析边坡滑坡的浅层特点，计算膨胀土边坡的稳定性需考虑分层。因气候膨胀土堑坡表层出现强度分层，这致使路堑边坡发生浅层失效，且后缘多出现在坡顶；坡表大量裂隙是滑坡后缘出现在坡腰的症结所在。蠕变反映了滑坡孕育和发展的时间效应。它们共同决定膨胀土滑坡的特点。 4)工程加固及应用方面：基于受力分析，结合数值模拟和监测结果，认为锚杆框架梁是加固膨胀土边坡的有效方式，框架梁设计完全依据膨胀力是欠合理的；建议采用Winkler假设和半无限弹性体理论计算框架梁的内力。根据锚杆框架梁的受力和变形研究锚杆内力分布规律。提出了锚杆框架梁的优化设计方案，对工程具有指导意义。 |
| 作者： | 吴礼舟 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 黄润秋 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 成都理工大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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