热水力耦合作用下红层边坡软弱夹层力学行为及破坏机理的模拟研究

发布时间：2023-08-02 20:11

　　边坡大规模滑坡事故的频频发生,给人民的生命财产造成了巨大的损失。国内外学者对边坡的滑坡机理进行了大量的研究,而边坡软弱夹层的力学行为及破坏机理仍是有待深入研究的问题。本论文采用相似模拟、数值模拟及理论分析等方法,研究了红层边坡软弱夹层在滑移过程中,夹层内的摩擦增温与其引起的热膨胀压力之间的关系,以及夹层内的摩擦增温引起的热膨胀压力与渗透系数、抗剪强度、孔隙水压力等物理力学参数之间的关系;建立了水饱和夹层热-孔隙水-力三场耦合作用模型;提出水饱和状态下的边坡,在临界滑塌过程中,夹层内的摩擦增温诱发的大规模滑坡灾变机理和破坏准则;建立了水饱和状态下的边坡,在临界滑塌过程中,夹层内的摩擦增温诱发的边坡大规模滑坡灾变的评判新方法和监测方法。得到了如下研究成果:(1)以膨润土和河砂为相似材料,配制了七种不同配合比的夹层试样,采用加装了加热升温控制系统的应变直剪仪,测试了含水率为10%、13%和15%的夹层试样在不同温度时的粘聚力、抗剪强度和内摩擦角等力学参数,分析了它们随温度和含水率的变化特征及夹层的破坏机理。研究结果表明:在温度相同时,膨润土含量较高的夹层试样,其粘聚力和抗剪强度随温度升高先急...

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 问题的提出
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 边坡滑坡机理研究现状
        1.2.2 边坡滑坡机理相似模型试验研究现状
        1.2.3 边坡稳定性分析研究现状
        1.2.4 摩擦增温诱发的滑坡机理研究现状
        1.2.5 热水力耦合作用下水饱和边坡滑坡机理研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 研究的特色与创新之处
第2章 温度对边坡夹层力学性质的影响研究
    2.1 引言
    2.2 试验方案
        2.2.1 工程边坡原型特征
        2.2.2 相似理论
        2.2.3 相似材料和相似比
        2.2.4 试验方案
    2.3 试验结果分析
        2.3.1 夹层试样抗剪强度试验结果分析
        2.3.2 夹层试样粘聚力试验结果分析
        2.3.3 夹层试样内摩擦角试验结果分析
    2.4 试验结果讨论
    2.5 本章小结
第3章 加热升温诱发的夹层边坡滑坡机理研究
    3.1 引言
    3.2 试验方案
        3.2.1 边坡试验模型
        3.2.2 试验设计及步骤
    3.3 试验结果分析
        3.3.1 边坡夹层孔隙水压力特征及分析
        3.3.2 边坡夹层滑坡特征及分析
        3.3.3 边坡夹层力学参数直剪试验结果
    3.4 试验结果讨论
    3.5 本章小结
第4章 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力三场耦合作用模型
    4.1 引言
    4.2 热-孔隙水-力三场耦合作用模型及控制方程
        4.2.1 热-孔隙水-力三场耦合作用模型
        4.2.2 热-孔隙水-力三场耦合作用的控制方程
    4.3 边坡孔隙水压力系数和热压力系数的确定
    4.4 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力三场耦合的理论计算与试验结果分析
    4.5 本章小结
第5章 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力三场耦合作用的数值模拟
    5.1 FLAC^3D简介
    5.2 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力三场耦合作用的FLAC^3D数值模拟模型
        5.2.1 数值模拟材料及其参数
        5.2.2 边坡夹层数值模拟模型的建立
        5.2.3 数值模拟模型初始条件及边界条件
        5.2.4 数值模拟方案
    5.3 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力三场耦合作用的数值模拟结果分析
        5.3.1 不同温度时水饱和边坡夹层竖向应力变化特征数值模拟结果
        5.3.2 不同温度时水饱和边坡夹层位移变化特征数值模拟结果分析
        5.3.3 不同温度时水饱和边坡夹层剪应力变化特征数值模拟结果分析
        5.3.4 不同温度时水饱和边坡夹层塑性破坏状态变化特征数值模拟结果分析
    5.4 水饱和边坡夹层热-孔隙水-力三场耦合作用数值模拟结果讨论
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢



本文编号：3838458