《裂隙膨脹土邊坡損傷規律與穩定性評價方法研究》是依託長沙理工大學，由方薇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：裂隙膨脹土邊坡損傷規律與穩定性評價方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：方薇
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
裂隙是膨脹土邊坡失穩的關鍵因素，揭示膨脹土邊坡失穩過程中裂隙的發展規律及其引起邊坡破壞的力學機制，成為膨脹土邊坡穩定性研究的關鍵。一、本研究通過模擬自然環境中的增脫濕過程，利用CT對於膨脹土試樣和膨脹土邊坡的損傷演變過程與分布規律進行了研究；二、通過不同傾角邊坡模型的離心試驗對膨脹土邊坡失穩特性進行分析，並通過測定實際入滲量來比較緩傾與陡傾膨脹土邊坡穩定性的差異；三、通過不同飽和度、不同圍壓下的三軸壓縮試驗，定量分析裂隙度與飽和度、應力應變、抗剪強度參數之間、以及膨脹土抗剪強度峰值與裂隙度之間的相互關係；四、在三軸壓縮試驗的基礎上建立考慮裂隙度的膨脹土損傷本構模型，並在Flac3D中加以數值實現。結合提出的邊坡穩定性分析模型，對膨脹土邊坡離心試驗進行數值模擬，藉此對其失穩特性進行進一步的對比研究。以上工作對於膨脹土地區邊坡工程的設計、施工以及災害評估等方面都具有重要意義。
結題摘要
膨脹土地區滑坡頻發，對公路行車安全造成嚴重威脅，滑坡之後的處治也極為困難。由於觀測手段的限制，長期以來裂隙對膨脹土邊坡影響的相關研究都處於定性階段，缺乏對裂隙的定量化研究，這在很大程度上導致了人們對於膨脹土邊坡穩定問題認識的不足。揭示膨脹土體中裂隙的發展規律及其引起邊坡破壞的力學機制，將成為膨脹土邊坡穩定性研究的關鍵。 本研究旨在對裂隙發育程度、發展過程進行恰當的定量描述，並揭示膨脹土邊坡失穩過程中的裂隙損傷規律與裂隙演化對於膨脹土強度和變形的影響。在此基礎上，構建一個便於工程套用的裂隙膨脹土損傷本構模型，進而通過有限差分程式Flac3D載入自定義本構模型的方式實現對於裂隙膨脹土邊坡穩定性的分析研究。對於裂隙膨脹土邊坡而言，坡體損傷規律的釐清與邊坡穩定性評價方法的建立是密不可分的，相關成果的獲得對於膨脹土地區邊坡工程的設計、施工以及災害評估等都具有重要意義。主要研究內容和結果如下： 1、探索了膨脹土試樣在增脫濕過程中損傷變數（裂隙度）的變化趨勢。土樣的裂隙度是隨著含水量的減小而增大的，但由於裂隙的開裂-癒合並非一個完全可逆的過程，因此土樣脫濕完畢重新增濕時，裂隙度不可能重新減小至零，土樣出現了殘餘損傷。 2、離心模型試驗中，坡比1:3的膨脹土邊坡模型穩定性較差，這與普通岩土邊坡規律明顯不符，說明入滲水量對於膨脹土邊坡有著顯著影響，而這與坡面徑流長度（或坡比）有直接關係。坡高相同時，邊坡越緩，徑流長度越大，入滲量越高，土體抗剪強度降低，邊坡穩定性越差。 3、考察了損傷度與土體強度指標、變形參數的關係。試驗表明，損傷度與大多數參數具有良好的對應關係，可以用初等函式表達。 4、將裂隙度視為內變數引入到等效完整材料的本構方程中，建立了裂隙性膨脹土損傷本構模型，並採用FLAC3D程式進行了離心模型試驗的對比模擬。研究表明：對於較緩的邊坡模型，由於實際入滲量較大，坡面損傷土層較厚，其安全性有可能較陡坡更低。這一規律對於裂隙不發育的土體表現不甚明顯，但對脹縮性都很大的膨脹土，表層土體裂隙將大大增加入滲量，從而造成嚴重後果。
