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我国正处在经济建设高速发展的历史时期,人民不断扩大的物质需要和精神需求给我们的基础设施保障提出了更为严格的要求。岩土工程作为人类改造自然、利用自然的排头兵,解决了许多实际问题,也面临着层出不穷的新挑战。边坡软弱夹层问题就是长期困扰广大设计工作者的课题之一。特别在鄂西山区,由其引发的地质灾害具有频发、普遍、突然、危害大的特点,给人民生命财产造成极大损失和严重威胁。针对边坡软弱夹层开展系统的基础性研究,有助于揭示其演化机理,提升我们在工程实践中的防灾减灾能力。 本文将边坡纳入软弱夹层分类考虑,提出了新的分类方法,并通过野外踏勘、资料收集和室内试验等工作,对鄂西地区代表类型的边坡软弱夹层抗剪强度进行整理。同时,论文利用颗粒流PFC和均匀设计思想就边坡软弱夹层的宏-细观参数率定关系开展研究,重点分析了软弱夹层在直剪模拟中的细观响应特性。具体工作分为以下几部分: (1)按地质成因将软弱夹层分为了原生型、构造型、次生型三大类,论述了含软弱夹层边坡的基本演化过程。根据鄂西的地质演化,将其划分为鄂西南、长江影响带、鄂西北(含两亚区)三大区域。归纳总结了夹层的结构特征和含软弱夹层边坡的十三种变形破坏模式。 (2)建议以“A+B→C→D”的模式构建边坡软弱夹层综合分类体系,并结合分类原则和数据资料初步形成了鄂西边坡软弱夹层层次分类图和鄂西易滑边坡软弱夹层综合分类体系。 (3)对鄂西G209、S334、S305等公路沿线的边坡进行了地质调查,选取12个地质点采取典型软弱夹层共13组。采样现场对夹层进行了记录和初步识别,验证了前述分类的合理性与适用性。 (4)利用颗粒流PFC软件和均匀设计的思想,通过平行粘结条件下的初步模拟、优化模拟,分自然休止角、无侧限抗压强度、直剪试验三种模式,共140组316个试样的计算对边坡软弱夹层的宏-细观参数率定关系进行了研究,并依据模拟中出现的演化现象,划分破坏模式,进而得到细观参数率定建议。 (5)结合已经得到的边坡软弱夹层宏-细观参数率定关系,对黄土坡软弱夹层直剪试验中的天然状态强度参数进行率定,得到了模拟所需的细观参数组合。率定时,宜以先(ψ)后C的思路进行,并且首要原则是确保曲线形态与实际试验情况或经验一致。随后分别改变夹层厚度、剪切速率、剪切位置条件,通过9个测量圆监测特定位置处夹层体孔隙率和水平应力的变化情况,研究软弱夹层的直剪细观响应特性,进一步揭示其破坏机理。