›› 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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1562

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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[1] 孙闯, 兰思琦, 陶琦, 关喜彬, 韩希平, . 深埋隧道软弱围岩拱顶三维渐进性塌落机制上限分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2471-2484.
[2] 朱涛, 尹翔, 王成汤, 闵弘, 王浩, 陈娱, 何俊霖, . 西昌太和矿北采场滑坡变形演化规律 及成因机制研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 392-400.
[3] 侯晓萍, 樊恒辉. 基于COMSOL Multiphysics的非饱和 裂隙土降雨入渗特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(2): 563-572.
[4] 李强, 贾森, 李鑫, 武璧泽, 尚艳亮, 董俊, . 考虑非饱和浸润区的改进Green-Ampt模型[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3484-3492.
[5] 徐龙飞, 翁效林, 张爱军, 赵高文, WONG Henry, FABBRI Antonin, . 变湿度条件下生土材料持水特性及气 态水迁移效应试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2489-2498.
[6] 薛松, 杨志兵, 李东奇, 陈益峰. 滴状流条件下非饱和交叉裂隙分流机制研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 59-67.
[7] 谢 强, 田大浪, 刘金辉, 张建华, 张志斌, . 土质边坡的饱和−非饱和渗流分析及特殊应力修正[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 879-892.
[8] 周 辉, 宋 明, 张传庆, 卢景景, 刘振江, 史林肯, . 水平层状复合岩体变形破坏特征的围压效应研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 465-473.
[9] 杨和平，唐咸远，王兴正，肖 杰，倪 啸，. 有荷干湿循环条件下不同膨胀土抗剪强度基本特性[J]. , 2018, 39(7): 2311-2317.
[10] 张晨阳，张 明，张泰丽，孙 强，杨 龙，. 侵入岩脉风化壳对中林村残积土滑坡渗流场和稳定性的影响[J]. , 2018, 39(7): 2617-2625.
[11] 杨忠民, 高永涛, 吴顺川, 周 喻, . 隧道大变形机制及处治关键技术模型试验研究[J]. 岩土力学, 2018, 39(12): 4482-4492.
[12] 彭 帅，张希巍，冯夏庭，蔡 明, . 等向压缩及偏压加载下锦屏大理岩变形特性研究[J]. , 2017, 38(12): 3532-3539.
[13] 郑俊杰，郭震山，崔 岚，张 军,. 考虑非饱和渗流与增湿膨胀下的膨胀土隧道稳定性分析[J]. , 2017, 38(11): 3271-3277.
[14] 项国圣，徐永福，陈 涛，姜 昊,. 盐溶液中膨润土膨胀变形的分形模型[J]. , 2017, 38(1): 75-80.
[15] 蒋泽锋 ，朱大勇,. 强降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场[J]. , 2016, 37(S2): 25-34.
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[1] 魏 丽，柴寿喜，蔡宏洲，王晓燕，李 敏，石 茜. 麦秸秆加筋材料抗拉性能的实验研究[J]. , 2010, 31(1): 128 -132 .
[2] 黄庆享，张 沛，董爱菊. 浅埋煤层地表厚砂土层“拱梁”结构模型研究[J]. , 2009, 30(9): 2722 -2726 .
[3] 荆志东，刘俊新. 红层泥岩半刚性基床结构动态变形试验研究[J]. , 2010, 31(7): 2116 -2121 .
[4] 刘争宏，廖燕宏，张玉守. 罗安达砂物理力学性质初探[J]. , 2010, 31(S1): 121 -126 .
[5] 王登科，刘 建，尹光志，韦立德. 突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨[J]. , 2010, 31(11): 3469 -3474 .
[6] 樊恒辉，高建恩，吴普特，娄宗科. 水泥基土壤固化剂固化土的物理化学作用[J]. , 2010, 31(12): 3741 -3745 .
[7] 张成平，张顶立，骆建军，王梦恕，吴介普. 地铁车站下穿既有线隧道施工中的远程监测系统[J]. , 2009, 30(6): 1861 -1866 .
[8] 王 军，曹 平，李江腾，刘业科. 降雨入渗对流变介质隧道边坡稳定性的分析[J]. , 2009, 30(7): 2158 -2162 .
[9] 张 渊，万志军，康建荣3，赵阳升. 温度、三轴应力条件下砂岩渗透率阶段特征分析[J]. , 2011, 32(3): 677 -683 .
[10] 张雪婵 ，龚晓南 ，尹序源 ，赵玉勃. 杭州庆春路过江隧道江南工作井监测分析[J]. , 2011, 32(S1): 488 -0494 .
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