非饱和膨胀土边坡稳定分析方法.ppt

西安理工大学岩土所 李荣建,非饱和膨胀土边坡稳定分析方法,报告人：李荣建 刘军定2013.10.13 西安理工大学 岩土工程研究所,西安理工大学岩土所 李荣建,报告内容,研究背景 非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路 计算分析 结论,西安理工大学岩土所 李荣建,中西部地区复杂多变的地形、地貌决定了大量边坡工程。,研究背景,工程中又经常面临大量的非饱和膨胀土边 坡的稳定问题。,非饱和土边坡中基质吸力的时空分布是非常复杂，测试时间冗长，技术复杂、繁琐。,有必要采用一种更合理的边坡稳定分析方法。,西安理工大学岩土所 李荣建,工程中边坡稳定性分析中，不得不根据具体情况选用合适的方法，每一种方法都有缺点。,西安理工大学岩土所 李荣建,非饱和土强度主要有Bishop单值有效应力强度和Fredlund双应力变量的强度理论。卢肇钧提出的非饱和土抗剪强度理论，通过膨胀力间接考虑了基质吸力的宏观贡献，缘起测定吸力及其参数的麻烦。基于卢肇钧非饱和土强度开发相应的强度折减有限元算法程序。,非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路,西安理工大学岩土所 李荣建,非饱和膨胀土的含水量从w1增加到w2，就会产生膨胀力（常规意义上的膨胀力）。保持土体积不变，当非饱和膨胀土的含水量从w1增加到饱和含水量时，此时膨胀力才是本文定义的吸力等效膨胀力。吸力等效膨胀力特指试样浸水饱和、且保持土体体积为常量时测得的最大膨胀力。实质就通过测定吸力等效膨胀力间接地考虑基质吸力对土体强度的宏观贡献。本文开发的强度折减有限元程序，引入吸力等效膨胀力，在理论上可行且更为合理。,非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路,西安理工大学岩土所 李荣建,抗剪强度以折减系数F进行折减边坡达临界破坏状态时的折减系数F即为边坡的整体安全系数破坏时的滑动面用最大剪应变增量的等值线或位移增量等值线来确定,非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路,西安理工大学岩土所 李荣建,B点为综合考A点应力状态和吸力等效膨胀力的新有效应力状态,A点代表参照的有效应力状态,非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路,西安理工大学岩土所 李荣建,随着含水量的增加，基质吸力减小，常规意义上的膨胀力增大，是对同一个过程，不同阶段而言的。随着含水量的增加，基质吸力减小，吸力等效膨胀力减小，是对不同含水量分别增加至饱和含水量时的一系列过程而言的。,基质吸力为S,初始含水量,饱和含水量,膨胀力为0,膨胀力,基质吸力为0,此过程涉及膨胀土边坡的2种状态之间的关系。,非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路,西安理工大学岩土所 李荣建,m,A,w,卢肇钧的吸附强度,程序验证算例,非饱和膨胀土边坡稳定性分析实现思路,西安理工大学岩土所 李荣建,某边坡 坡度为45o 单元为数526 结点数为582,非饱和膨胀土边坡稳定性计算分析,西安理工大学岩土所 李荣建,工况1-1 Bishop法,工况1含水量等值线图,工况1吸力等值线图（kPa),工况1-3 卢肇钧法,西安理工大学岩土所 李荣建,本文所提的非饱和膨胀土边坡稳定分析方法在理论上、数值实现上都是比较可行和易于实现的。,结 论,可以避开基质吸力的技术复杂和时间冗长的测试，为非饱和膨胀土边坡稳定分析提供更可靠的分析方法。,基于吸力等效膨胀力的强度折减有限元法具有其独特的优越性，为涉及非饱和特性的膨胀土“三性”的分析提供一种可以借鉴的方法。,配套的膨胀力测试方法与应用简介.,SCI:178UZA new practicable approach to stability analysis of unsaturated expansive soil slope,解决-吸力等效膨胀力是试样浸水饱和且保持土体体积为常量时测得的最大膨胀力,西安理工大学岩土所 李荣建,膨胀力试验仪器测试-发明专利,西安理工大学岩土所 李荣建,无扰动可控制饱和的土样膨胀力测试装置,配套测试方法 膨胀力试验仪器测试,西安理工大学岩土所 李荣建,膨胀力试验,膨胀土的膨胀阶段,西安理工大学岩土所 李荣建,谢谢,欢迎提出批评与建议,