›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S1): 159-168.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S1.027

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于多场耦合数值分析的膨胀土边坡浅层膨胀变形破坏机制研究

丁金华1，陈仁朋2，童 军1，龚壁卫1   

  1. 1. 长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010；2. 浙江大学 岩土工程研究所，浙江 杭州 310058
  • 收稿日期:2015-03-04 出版日期:2015-07-11 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:丁金华，女，1973年生，博士，高级工程师，主要从事特殊土及环境岩土工程方面的科研工作
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.51279015，No.51225804，No.U1234204）；国家“十二五”科技支撑计划课题（No.2011BAB10B05）

Research on failure mechanism of shallow instability of expansive soil slope based on multifield coupling numerical analysis

DING Jin-hua1, CHEN Ren-peng2, TONG Jun1, GONG Bi-wei1   

  1. 1. Key Laboratory of Geotechnical Mechanics and Engineering of Ministry of Water Resources, Yangtze River Scientific Research Institute, Wuhan, Hubei 430010, China; 2. Institute of Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China
  • Received:2015-03-04 Online:2015-07-11 Published:2018-06-14

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1661

摘要： 膨胀土地区大量工程实践表明，发生在膨胀土边坡浅表层一定深度范围内的牵引式滑坡现象非常普遍，对于该种渐进性边坡破坏模式，传统极限平衡分析无法反映其失稳状态和破坏机制。借鉴温度场中温度膨胀系数的定义和数值处理方法，以室内无荷/有荷膨胀率试验成果为依据，对膨胀土的湿度膨胀系数进行了反演拟合，得到低荷载条件下含水率-膨胀系数近似符合线性关系。基于降雨作用下膨胀土边坡破坏的大型静力物理模型试验成果，采用FLAC非饱和二相流模型模拟降雨引起的边坡湿度场分布变化状态，引入含水率-膨胀系数的线性关系，提出一种适用于膨胀土边坡的湿度场-膨胀变形场-应力场的多场耦合数值分析方法，并藉此对物理模型试验进行仿真。结合模型试验和多场耦合数值分析，阐述膨胀土边坡浅层渐进性破坏机制的本质是水力边界条件变化引起的膨胀土膨胀变形作用。

关键词: 膨胀土边坡, 渐进性破坏, 膨胀变形, 非饱和渗流, 湿度膨胀系数

Abstract: The progressive failure of expansive soil slope at shallow depth occurs frequently; but the traditional limit equilibrium theory can not reflect properly particularities of shallow instability of expansive soil slope. Based on a series of large static physical model tests of the compacted expansive soil slope, this paper firstly simulated the moisture field distribution by the unsaturated model of two-phase flow of FLAC; and then, by referencing the temperature expansion theory, a back analysis of the moisture swelling coefficient of expansive soil is conducted according to the indoor expansion tests with or without vertical loading. Finally, a multifield coupling numerical analysis method with moisture field, swelling deformation field and stress field is proposed. Combining the physical model tests with multifield coupling numerical analysis, the expansion failure mechanism for the shallow instability of expansive soil slope is expounded.

Key words: expansive soil slope, progressive failure, swelling deformation, unsaturated seepage, moisture swelling coefficient

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