黄土高边坡抗剪强度参数反演研究

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1、分类号:P64210710-2011126090硕士学位论文黄土高边坡抗剪强度参数反演研究刘超导师姓名职称李同录教授申请学位级别硕士学科专业名称地质工程论文提交日期2014年6月7日论文答辩日期2014年6月18日学位授予单位长安大学万方数据BackAnalysisofHighLoessSlopeShearStrengthParametersADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiuChaoSupervisor：Prof.LiTongluChang’anUniversity,Xi’an,C

2、hina万方数据万方数据摘要目前黄土高边坡稳定性评价采用极限平衡法或数值分析法定量评价时，抗剪强度参数取值是核心问题。黄土自身性质特点以及取样、运输、测试等环节的干扰，试验得到的强度参数结果变异性很大，给边坡稳定性分析带来较大的不确定性。反演获取强度参数的方法逐渐受到重视，在许多案例分析中发挥了作用，本文采用反演方法对黄土高边坡的抗剪强度参数进行了系统研究。黄土高原地形地貌、地层岩性、地质构造和地下水等工程地质条件存在区域性分布规律，根据这些要素将黄土高原划分成8个区进行研究。将每个区具有明显变形特征的边坡作为极限状态坡，统计各区极限状态坡的坡高和坡宽相关

3、关系，建立二者的指数相关方程。将极限状态坡的状态稳定系数设定为Fs=1.0，采用Morgenstern-Price法，按坡高10m间隔分段逐级反演，获得了各区20m~120m坡高的综合抗剪强度参数(c、值)。发现随着坡高增加，反演的黄土综合内摩擦角显著非线性减小，综合粘聚力显著线性增加。利用多级垂直应力直剪试验对不同坡高环境下黄土的抗剪强度特性进行了研究，试验表明垂直应力低于400kPa时抗剪强度符合线性增长的Mohr-Coulomb强度准则，高于600kPa时呈明显非线性增长趋势，高应力条件下内摩擦角降低，粘聚力增高。颗粒分析试验显示，高应力固结和剪切

4、过程均发生颗粒破碎现象，且前者破碎更为明显。从颗粒成分对抗剪强度的影响分析，粘粒含量越高，高边坡内摩擦角减小和粘聚力增加现象越明显。试验结果证明了各区反演强度参数随坡高变化趋势的正确性。反演和试验结果表明对黄土边坡抗剪强度试验，线性的Mohr-Coulomb强度准则则需慎用，只有试验正应力大小与实际应力条件对应，才能获得可靠的结果。基于反演的综合强度参数，继续采用Morgenstern-Price法计算获得8个区不同宽高比边坡的稳定系数，并利用Monte-Carlo法计算了这些边坡在6组变异系数组合下的失效概率，绘制出不同坡高系列的稳定系数和失效概率图谱。

5、以这两套图谱为基础，可用对已知边坡的稳定系数进行初判，也可以用来确定拟设计边坡的坡型参数和可靠度。关键词：黄土；边坡；反演；极限状态坡；抗剪强度i万方数据AbstractCurrently,whenusingthelimitequilibriummethodornumericalanalysismethodtoevaluatethestabilityofhighloessslope,thecoreissueisthevalueofshearstrengthparameters.Howeverduetotheinnerpropertiesofloessand

6、disturbanceduringsampling,transportingandtexting,theshearstrengthparametersobtainedfromlaboratorytestonloesssamplechangesgreatly,resultingingreatuncertaintyofslopestabilityanalysis.Thereforethemethodofacquiringparametersthroughbackanalysisisdrawingincreasingattention,andalsoplaysa

7、roleinsomecases.Thispaperemployedbackanalysistosystematicallystudytheshearstrengthparametersofhighloessslope.EngineeringgeologicalconditionsofLoessPlateau,liketopography,lithology,geologicalstructureandgroundwater,distributeregionally.ThereforetheLoessPlateauwasdividedintoeithtreg

8、ionsonthebasisofitsengineergeolog