土質(zhì)路塹高邊坡變形特性的離心模型試驗(yàn)研究.pdf

1、邊坡是自然或人工形成的斜坡，是人類工程活動(dòng)中最基本的地質(zhì)環(huán)境之一，也是工程建設(shè)中最常見的工程形式。作為全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一的邊坡失穩(wěn)坍塌嚴(yán)重危急到國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人們的生命安全。隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的大力發(fā)展，使得邊坡工程研究在公路、鐵路、水利、市政、土建、礦山等工程中占有及其重要的地位，特別是在地質(zhì)條件復(fù)雜、人工邊坡和自然邊坡環(huán)境較為惡劣的西部地區(qū)，各類工程建設(shè)遇到的邊坡工程問題尤為突出。因此，如何準(zhǔn)確分析邊坡的穩(wěn)定與變形特性，以及提出既經(jīng)濟(jì)

2、又安全的最優(yōu)處治方案，是人們長(zhǎng)期以來不斷探索的關(guān)鍵技術(shù)問題。 邊坡研究的基礎(chǔ)理論是建立在土力學(xué)和巖石力學(xué)之上的，所以土力學(xué)和巖石力學(xué)的發(fā)展與成就決定了邊坡工程研究的完善程度。20世紀(jì)50年代前后，邊坡工程的研究尚屬于土力學(xué)的研究范疇。對(duì)邊坡的穩(wěn)定性分析主要借鑒土力學(xué)中的圓弧滑動(dòng)法、Bishop條分法、Janbu條分法和王復(fù)來分析方法等形成的極限平衡理論，這一理論是建立在剛塑性體模型基礎(chǔ)上的極限破壞理論，也是古典土力學(xué)解決土質(zhì)邊坡

3、穩(wěn)定性的核心。而現(xiàn)代土力學(xué)研究邊坡的穩(wěn)定與變形特性主要致力于土體真實(shí)破壞過程的理論研究，這一理論研究可能首先要運(yùn)用到損傷力學(xué)、細(xì)觀力學(xué)和分形理論等現(xiàn)代力學(xué)分支，最后再完成對(duì)邊坡破壞過程的數(shù)學(xué)模擬。20世紀(jì)80年代以后，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及巖土力學(xué)性質(zhì)研究的進(jìn)步，各種復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算方法廣泛地應(yīng)用于邊坡工程研究。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，邊坡問題的研究將傳統(tǒng)的邊坡工程地質(zhì)學(xué)、現(xiàn)代巖土力學(xué)和現(xiàn)代數(shù)學(xué)力學(xué)相結(jié)合，形成了所謂的現(xiàn)代邊坡工程學(xué)，從而給

4、邊坡的穩(wěn)定與變形特性研究提供了新理論、新方法。 本文以土質(zhì)路塹高邊坡的變形特性為研究目標(biāo)，擬通過離心模型試驗(yàn)來揭示土質(zhì)路塹高邊坡在開挖卸載過程中的變形特性及坡體應(yīng)力的變化特點(diǎn)，分析土質(zhì)路塹高邊坡在土體參數(shù)(密實(shí)度、含水量)和結(jié)構(gòu)尺寸(坡高)變化時(shí)的變形特性和虛擬力(人為控制坡面變形而產(chǎn)生的力)的變化特點(diǎn)，以及兩者之間的關(guān)系。同時(shí)分析在坡體的開挖卸載過程中，正在開挖卸載的坡面對(duì)上下坡面的影響(通過坡面的變形及虛擬力的變化反映出來)