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随着国家战略在西北地区的推进,由于工程项目的过度开发,黄土高原地区地形起伏不平,沟壑台塬相间。同时在“18亿亩耕地”不能触碰的红线下,工程场地建设面积有限,大规模的平山造城、填沟造地等重大工程在黄土高原地区进行,其范围之广、规模之大、类型之新、建设速度之快,国际和国内基本上没有先例可以进行借鉴。大型填方工程在为黄土高原带来重要发展机遇和缓解人地资源关系矛盾的同时,形成的不同颗粒级配和压实度的大型不稳定高填方边坡也带来了重大的灾变隐患。本文根据不同区带黄土特性结合不同颗粒级配和压实度变化进行填方黄土物理力学特征研究;针对典型黄土填方边坡并基于此概化的近直立型和阶梯型填方边坡模型的演化过程监测、破坏机理和破坏特征的分析,建立填方边坡浅表层破坏特征的阈值模型、填方边坡流滑破坏特征的临界破坏判据和填方边坡非线性蠕变滑移破坏特征的时间预报模型,其对不稳定填方体的预警预报和防灾减灾具有重要的意义,主要的研究结论如下:（1）依据不同区带黄土结构特性、粒度特征区域变化规律研究,揭示不同区带内土体的结构特征以及黄土灾害的差异:由于我国受西北季风影响,使得黄土风成沉积过程中颗粒分布具有一定规律性。Ⅰ带黄土颗粒较粗,主要以砂粒和粉粒为主,土颗粒之间呈现点与点或者点与面接触特点的支架接触的方式,黄土整体表现出非抗水的欠稳定状态并且在外荷载作用下易产生错动和断裂等差异性运动破坏。Ⅱ带黄土颗粒稍细,主要以粉粒为主,土颗粒之间呈现点与边或者边与边嵌套的镶嵌接触方式,以颗粒间相对连续的滑移式破坏为主,整体表现出亚稳定状态的特点。Ⅲ带黄土颗粒最细,主要以黏粒和粉粒为主,呈现焊接接触的絮凝胶结和凝块胶结的特点,颗粒间的孔隙较小,颗粒与颗粒之间的透水性最差,抵抗外力变形破坏的能力更强,颗粒之间发生错动需要更大的荷载作用。（2）基于颗粒级配和压实度变化的黄土填料揭示其对孔隙分布、胶结程度及骨架颗粒的接触状态影响规律:尤其是压实度相对较低和砂粒含量较多的填方边坡,在外力作用下大量的架空孔隙和大孔隙容易出现坍塌破坏,破坏后释放出的颗粒空间会造成一系列孔隙迅速被破坏,剩余的少量支架孔隙分散于碎屑颗粒接触之中,土体的力学性质将转变为由紧密堆积的碎散颗粒支配,随颗粒孔隙继续被压密,尤其是在水的作用下,则会造成较大的颗粒破碎为碎屑颗粒,加之少量支架孔隙继续坍塌,在宏观上将会发生较大的突发性形变。（3）针对大型黄土高填方边坡的灾变特征,揭示降雨入渗过程中土-水互馈作用成灾机制:降雨诱发近直立型黄土高填方边坡破坏演化的形成机制为推移式蠕滑-支挡结构失效-累进性滑移剪断-牵引式溃滑;水动力侵蚀与软化诱发阶梯型填方边坡变形破坏的形成机制为超孔压条件下土粒骨架结构破坏,边坡蠕滑-水动力侵蚀,土粒流动,支挡结构破坏-塑性区累进性滑移剪断-牵引式溃滑。（4）基于模型试验研究提出不同降雨持时填方边坡的破坏特点和裂缝体系演化特征:短时连续降雨诱发直立型填方边坡变形具有浅部间歇性和突发性破坏;短时连续降雨诱发阶梯型填方边坡前缘产生浅部间歇性和渐变性破坏;长时连续降雨诱发直立型和阶梯型填方边坡均产生深部渐变连续性破坏。在降雨作用下,填方边坡裂缝体系演化特征为前缘临空面附近产生张拉裂缝-前缘局部塌滑,裂缝向后扩展-坡体侧翼产生剪张裂缝-后缘产生贯通性的张拉裂缝,形成的拉裂缝不仅提供了优势入渗通道,而且也是每次滑塌的后缘边界。（5）基于摩尔库伦土体的无限边坡稳定性分析,提出水文参数的填方边坡浅表层破坏的预警阈值模型:通过摩尔库伦土体的无限边坡稳定性分析,模拟了降雨入渗对体积含水率、基质吸力和填方边坡稳定性的瞬态影响,再现了试验过程中的边坡破坏,表明降雨入渗导致基质吸力和含水量分别减小和增大,对填方边坡的浅层破坏产生重要的影响,并且填方边坡预警阈值模型研究作为对降雨预警策略的补充,可大大提高填方边坡破坏预警的准确性。（6）基于排水条件和复杂应力路径,提出颗粒级配和压实度变化的填方边坡流滑破坏的临界判据:当填方土体的应力状态接近或位于填方边坡流滑破坏三维空间曲面上方时,如果排水通道被阻塞或存在其他外力作用,从而诱发产生流滑破坏;在相同且相对较小的干密度条件下,随着砂粒含量的增大,临界围压和临界上覆土层厚度呈现增大趋势,而相同颗粒级配条件下,随着干密度的增大,临界围压和临界上覆土层厚度呈现减小趋势。（7）基于非线性蠕变行为提出高填方边坡蠕变滑移破坏时间预报模型:不稳定填方边坡或者斜坡非线性蠕变破坏的初始蠕变阶段对于预测其破坏时间不可忽视,初始蠕变阶段确定边坡的初始蠕变速度v0和黏弹性滞后系数?控制不稳定边坡的蠕变过程,是边坡不稳定蠕变阶段预警预报不可或缺的组成部分;依据黏弹性滞后的蠕变数学模型和Fukuzono模型分别对不稳定边坡稳定蠕变阶段和不稳定蠕变时效规律进行描述。进而对两个阶段进行耦合提出非线性蠕变滑坡预警新方法并获得滑坡的预报时间和破坏时间。另外,结合滑坡临滑切线角预警判据和预警新方法切线角对比研究的基础上,建立具有蠕变特征不稳定黄土填方边坡的预警预报体系。