低含水率砂土邊坡離心模型試驗與數值模擬

方 薇, 周志剛, 彭錦藝

(1.長沙理工大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410004;2.道路災變防治及交通安全教育部工程研究中心，湖南 長沙 410004)

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低含水率砂土邊坡離心模型試驗與數值模擬

方 薇1,2, 周志剛1, 彭錦藝1

(1.長沙理工大學 交通運輸工程學院，湖南 長沙 410004;2.道路災變防治及交通安全教育部工程研究中心，湖南 長沙 410004)

針對低含水率砂土邊坡失穩過程中的應力應變場演變過程和水分遷移規律，采用離心模型試驗與數值模擬相結合的方法進行研究。此外，分析了低含水率砂土似黏聚力的產生原因，提出了其計算方法，并闡明了低含水量非飽和砂土抗剪強度出現峰值效應的機理。研究表明：各模型均呈淺表層崩塌，對應的失穩破壞離心加速度值分別為24.6g，44.3g和40.0g。隨著離心加速度增加，應力梯度增大，剪應變從靠近坡腳處向坡頂逐步發展，最終在坡體內形成了塑性貫通的滑裂面，邊坡發生滑動失穩。離心試驗后水分明顯向坡體深處轉移，淺部含水量在殘余含水量附近波動。當土水特征曲線擬合參數與基質吸力二者滿足一定關系式時，低含水率砂土的似黏聚力將出現極大值。

道路工程；砂土邊坡；離心試驗；水分遷移；低含水率

0 引言

二十多年來，我國高速公路建設取得了舉世矚目的巨大成就。從1988年滬嘉高速公路的建成通車實現中國大陸高速公路零的突破，到2013年底，高速公路通車總里程達到10.4×104km超過美國躍居世界第一。隨著國家主干道計劃(“五縱七橫”規劃)的實施，建設重點逐步向地形復雜地區轉移，長大隧道及高跨、長跨橋梁占的比例也起來越大，同時高速公路的平均造價也大幅度提高。……