开挖诱发黄土边坡失稳的离心模型试验研究

摘要

我国黄土分布面积广阔，由于其自身脆弱的地质条件，所以一直是地质灾害频发的重灾区。随着西部大开发以及国家“一带一路”的发展，黄土地区的工程活动越来越频繁，而随之引发的滑坡灾害也屡见不鲜，对人民生命财产构成了重大的威胁，同时严重制约着区域经济的增长。本文主要研究方向为工程开挖诱发黄土滑坡的机理，以延安刘万家沟滑坡和灞桥9.17滑坡为出发点，根据黄土滑坡的地质背景，阐述了工程性黄土滑坡的破坏特征以及成因分析；并在此基础上开展了离心模型试验，说明了开挖诱发黄土边坡失稳的变形破坏过程，并对黄土边坡进行了分区；利用数值模拟技术，通过对黄土边坡不同开挖工况下的模拟，阐述了不同开挖条件下黄土边坡稳定性分析；最后，总结了开挖诱发黄土边坡失稳的形成机理,得到了以下的结论：
　　（1）通过延安刘万家沟滑坡和西安9.17灞桥滑坡两个典型案例来分析，阐明开挖诱发黄土滑坡的破坏特征，先期的工程开挖是滑坡发生的原因。
　　（2）通过对黄土边坡开挖的离心物理模型实验，根据实验结果可以得知：
　　①整理坡体的位移场变化，分析坡体的变形场特征，并据此将坡体的变形进行了分区，总体分为滑动区、变形影响区和非影响区；
　　②分析黄土边坡模型中产生的裂缝的成因，反映了牵引式的破坏特征以及滑动带形成的过程；并且根据裂缝的发育的过程，解释了黄土滑坡发展过程。
　　（3）通过数值模拟技术，对不同地层的边坡开挖、不同高度的边坡开挖以及不同进尺深度的开挖进行模拟，主要结论如下：
　　①纯黄土边坡在开挖后，受到工程开挖的影响最大，而存在古土壤层的边坡，受到的影响比较小，说明在黄土边坡中，存在古土壤层数越多的边坡，受到开挖卸荷作用后的自稳能力越强；
　　②在相同的开挖体情况下，越高的坡体在开挖后失稳破坏的范围越大，因此造成滑坡的灾害也越严重，即使在小开挖的条件下，黄土边坡也会发育较大的滑坡；
　　③从不同开挖深度的角度来说，黄土边坡内部的应力状态和位移的改变的程度超过黄土边坡自稳能力范畴，黄土边坡发生整体滑动破坏。
　　（4）开挖诱发黄土滑坡主要有三个过程，分别是初始蠕变阶段、加速蠕变阶段和破坏阶段。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与技术路线

第二章 开挖诱发黄土边坡失稳基本特征分析

2.1 概述

2.2 延安刘万家沟滑坡特征分析

2.3 灞桥9.17滑坡特征分析

2.4 本章小结

第三章 开挖诱发黄土滑坡离心试验方案设计

3.1 前言

3.2 试验目的

3.3 离心模型试验系统与方案设计

3.4 模型制作过程

第四章 开挖诱发黄土滑坡离心模型试验研究

4.1 试验前后变化

4.2 应力变化特征分析

4.3 位移场变化特征分析

4.4 本章小结

第五章 开挖诱发黄土滑坡数值模拟分析

5.1 FLAC程序简介

5.2 模型建立和本构模型选取

5.3 计算结果分析

5.4 结构性黄土边坡在不同地层的边坡中开挖响应的模拟

5.5 结构性黄土边坡对不同高度开挖的响应的模拟

5.6 黄土边坡对不同开挖进尺响应的模拟

5.7 工程开挖黄土边坡失稳机理讨论

5.8 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢