非饱和玄武岩残积土强度特性及其边坡稳定性分析

摘要

受当地湿热多雨气候影响，贵州地区玄武岩残积土常处于非饱和状态，其强度与饱和土有很大区别。多雨时节，基质吸力丧失导致其强度降低从而易引发边坡失稳滑塌等地质灾害，严重威胁当地生命财产安全。因此，开展非饱和玄武岩残积土的强度特性及其边坡稳定性研究具有重要现实意义。
　　本研究主要内容包括：⑴通过室内试验获取了玄武岩残积土的基本物理力学性质指标。⑵通过滤纸法与轴平移技术法获取了残积土的土水特征曲线，分析了干密度对土水特征曲线的影响，并确定了VG模型为最优拟合模型。⑶通过控制基质吸力（300kPa范围内）的剪切试验，研究了基质吸力对抗剪强度的影响规律，并验证了双应力状态变量抗剪强度公式的适用性。⑷通过控制含水量的剪切试验，研究了含水量对抗剪强度的影响规律，并获取了表观黏聚力、内摩察角随含水率的变化关系曲线;结合土水特征曲线分析了较大基质吸力范围内(约3000kPa)非饱和玄武岩残积土的抗剪强度特性;与控制基质吸力的剪切试验进行对比，分析了两种试验方式的差异。⑸以实际边坡为研究对象，运用ABAQUS建立边坡有限元模型，通过强度折减法进行不同含水量的边坡稳定性分析，探究边坡安全系数随含水量的变化规律，并结合土水特征曲线分析基质吸力对边坡稳定性的影响，认为含水量增加导致基质吸力降低是造成边坡失稳的最主要原因之一。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及现实意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 玄武岩残积土的研究现状

1．2．2 水特征曲线研究现状

1．2．3 非饱和土力学强度理论及试验研究现状

1．2．4 非饱和土边坡稳定性分析研究现状

1．3 主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线图

2．1 概述

2．2 基本分布

2．3 基本物理力学性质指标

2．4 矿物及化学成分

2．5 本章小结

3．1 概述

3．2 基本概念

3．2．1 基质吸力

3．2．2 基质吸力的测量方法

3．2．3 土水特征曲线

3．3 滤纸法测试土水特征曲线试验

3．3．1 试验原理

3．3．2 试验方案与步骤

3．3．3 试验结果

3．4 轴平移技术法测试试验

3．4．1 基本原理

3．4．2 试验方案

3．4．3 试验结果

3．5 结果及分析

3．5．1 土水特征曲线变化特征

3．5．2 干密度对土水特征曲线的影响

3．5．3 两种测量方式的对比分析

3．5．4 土水特征曲线模型拟合分析

3．6 本章小结

4．1 概述

4．2 非饱和土强度理论

4．3 试验内容

4．3．1 试验仪器

4．3．2 试验原理

4．3．3 试验方案

4．4 试验结果及分析

4．4．1 基质吸力对抗剪强度的影响

4．4．2 非饱和抗剪强度参数φb变化特征

4．4．3 黏聚力、有效内摩擦角与基质吸力关系

4．5 本章小结

5．1 概述

5．2 研究方法及试验内容

5．2．1 研究方法

5．2．2 试验内容

5．3 试验结果及分析

5．3．1 剪切位移与抗剪强度关系

5．3．2 含水量对c、φ的影响

5．3．3 含水量对抗剪强度的影响

5．3．4 基质吸力对抗剪强度的影响

5．4 两种剪切试验方式的比较分析

5．4．1 试验方式及条件的比较

5．4．2 试验结果的比较

5．5 本章小结

第6章 非饱和玄武岩残积土边坡稳定性分析

6．1 概述

6．2 强度折减法

6．3 算例分析

6．3．1 模型建立

6．3．2 安全系数

6．3．3 塑性区

6．3．4 滑动面

6．4 基质吸力对边坡稳定性影响的分析

6．4．1 含水量与安全系数的关系

6．4．2 基质吸力对边坡安全系数的影响

6．5 本章小结

7．1 主要结论

7．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文