高邊坡黃土的損傷擾動機理及滑坡災害應急對策

《高邊坡黃土的損傷擾動機理及滑坡災害應急對策》是依託西安交通大學，由廖紅建擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高邊坡黃土的損傷擾動機理及滑坡災害應急對策
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：廖紅建
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

由於黃土變形敏感，結構性強，形成原因多樣，造成高陡邊坡廣泛分布且地質構造複雜，致使滑坡災害頻發且形成原因複雜。隨著西部大開發，具有不良地質構造和黃土分布區域的工程建設日益增多，由此解決受地震、高速鐵路等不規則動載引起黃土高邊坡失穩的工程問題迫在眉睫。本項目基於大量的試驗研究，在現有研究的基礎上，深入探討黃土結構性損傷擾動機理，考慮黃土較強的水敏感性及結構性，建立可以預測黃土強度變形特性的本構模型，基於統一強度理論研究複雜應力狀態下中間主應力對黃土特性的影響；根據損傷理論分析黃土的結構性參數，建立黃土的三維結構性損傷本構模型；結合擾動狀態概念研究黃土的相對完整狀態和完全破碎狀態模型，確定反映黃土結構性變化的擾動函式，建立非飽和黃土的三維結構性損傷擾動模型；進而建立不規則動載下考慮累積殘餘應變的動本構模型，並進行試驗驗證，為地震、高速鐵路等動載誘發高邊坡黃土滑坡災害應急對策的研究提供一定依據。

結題摘要

由於黃土變形敏感，結構性強，形成原因多樣，造成高陡邊坡廣泛分布且地質構造複雜，致使滑坡災害頻發且形成原因複雜。黃土台塬是黃土地區典型的地貌特徵，塬邊多為高陡邊坡，極易發生崩塌和滑坡地質災害。隨著西部大開發，具有不良地質構造和黃土分布區域的工程建設日益增多，由此解決受地震、高速鐵路等不規則動載引起黃土高邊坡失穩的工程問題迫在眉睫。本項目基於大量的試驗研究、實地考察、現場測量，對滑坡體黃土進行了一系列的室內物理和力學性質試驗，分析了高陡黃土邊坡滑坡的發生過程和破壞機制。在現有研究的基礎上，深入探討黃土結構性損傷擾動機理，考慮黃土較強的水敏感性及結構性，建立可以預測黃土強度變形特性的本構模型，基於統一強度理論研究複雜應力狀態下中間主應力對黃土特性的影響，結合實際黃土塬滑坡體，建立三維計算模型，分析中間主應力、地下水位及滲流對高邊坡的穩定性的影響。根據損傷理論分析黃土的結構性參數，建立黃土的三維結構性損傷本構模型；套用統一強度理論對修正劍橋模型進行了三維化，並運用非相關聯流動法則推導了三維修正劍橋模型的增量式本構關係，並進行試驗驗證；進行了基於統一彈塑性有限差分法的真三軸數值模擬和複雜應力狀態下各向異性強度準則研究；將飽和-非飽和滲流場統一起來，建立了飽和-非飽和滲流方程。對土石壩在非飽和、非穩定滲流作用下，不同水位下降速度對上游壩坡可靠性的影響進行了研究。基於動三軸試驗，研究在考慮累積塑性應變下，動本構模型的適用性，進而分析等向固結和偏壓固結、固結圍壓、波形和排水條件等因素對黃土骨幹曲線的影響。建立不規則動載下考慮累積殘餘應變的動本構模型，並進行試驗驗證。針對微型樁在邊坡支護工程中的套用，結合某大型微型樁支護邊坡的現場試驗規模，建立計算模型，基於有限差分方法，進行了微型樁支護邊坡的影響因素數值分析研究。本項目研究成果為地震、高速鐵路等動載誘發高邊坡黃土滑坡災害應急對策的研究提供一定依據。研究成果在理論上具有創新性，在工程問題上具有實用性。