降雨條件下非均質土坡破壞機理研究與穩定性評價

《降雨條件下非均質土坡破壞機理研究與穩定性評價》是依託清華大學，由李焯芬擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：降雨條件下非均質土坡破壞機理研究與穩定性評價
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：李焯芬
• 項目類別：面上項目

項目摘要

降雨是引起邊坡變形破壞的主要因素之一。本項目研究以離心模型試驗為主要手段，以降雨條件下非均質土邊坡破壞機理和穩定性評價方法為主要目標。研製離心場中降雨模擬系統，保證邊坡表面受雨均勻性好並能控制降雨強度和持時；實現邊坡位移場和吸力/孔壓的實時測量系統。從模型抽象、材料選取和制樣方法三個方面建立非均質土坡的模擬方法。進行較系統的離心模型試驗，觀測不同條件下降雨引起非均質土坡的變形破壞過程。比較不同因素條件下邊坡的位移場和吸力/孔壓等物理量的變化過程，深入分析邊坡入滲、變形和破壞過程三者之間的關係，給出典型邊坡破壞模式和基本規律，揭示降雨條件下非均質邊坡的破壞機理。基於對破壞模式、機理和基本規律的認識，劃分典型的邊坡型式和降雨條件，分析常用邊坡穩定性評價方法的適用條件，提出相應的考慮降雨影響的非均質土坡穩定性分析方法。通過離心模型試驗驗證方法的有效性。

結題摘要

本項目以降雨條件下非均質土坡為研究對象，針對成層、含軟弱夾層和裂隙的土質邊坡，揭示其在降雨條件下的變形破壞機理。以離心模型試驗為主要研究手段，著重探討降雨條件下降雨條件下非均質土坡入滲-變形-破壞的基本規律、影響因素和物理機制。本項目研究取得了了以下成果： （一）可模擬非均質土坡降雨的離心模型試驗及測量技術：在清華大學50g-t土工離心模型試驗機中開發並改進場降雨設備和制樣技術，形成科學有效的成層土、軟弱夾層和裂隙模擬方法。目前已形成了一套科學有效的試驗方法，能夠滿足研究中模擬降雨條件下含軟弱夾層和含裂隙典型非均質土坡的需要。 （二）系統降雨條件下非均質土坡離心模型試驗：完成了17組離心模型試驗重點研究含軟弱夾層、含裂隙邊坡和成層土邊坡的三類典型非均質土坡模型。其中，含軟弱夾層土坡試驗探討了軟弱夾層位置和層數影響，含裂隙土坡試驗考慮了雨強和裂隙方向，成層土坡試驗主要用於探討黏性土-砂土層相互影響。 （三）非均質土坡在降雨條件下的變形與破壞機理：基於試驗結果歸納了不同非均質土坡在降雨條件下變形和破壞產生髮展的規律和過程，對比不同條件的非均質土坡破壞模式。在非均質黏性土邊坡中，將變形的發展與土體吸力變化聯繫，利用入滲-變形的一致性規律揭示非均質黏土邊坡的破壞機理；在成層土邊坡中，探討了黏性土層和砂土層的相互作用與影響。 （四）滲作用對邊坡和支護措施的影響：開展了入滲條件下帶有支護擋牆的土質陡邊坡變形破壞的離心模型試驗，分析了滲流作用下陡邊坡與支護結構相互作用規律。 （五）入滲作用下邊坡穩定性分析方法：通過滲流有限元分析計算得出土坡的滲流場，將該滲流場得出的浸潤性等信息導入到邊坡穩定分析軟體中，綜合計算入滲條件下邊坡的穩定性。