干湿循环对非饱和土剪切特性和边坡稳定性的影响

在大气作用下，交替的降雨和蒸发会引起非饱和土边坡土体的干湿循环。这种干湿循环作用对非饱和土的剪切特性及边坡稳定性产生重要的影响。然而当前对非饱和土剪切特性的干湿循环效应缺乏认识，没有建立相应的边坡稳定性分析方法。本项目针对上述科学问题，计划通过室内试验方法研究不同应力和吸力水平下干湿路径、干湿循环幅度和次数对非饱和土剪切特性的影响，揭示干湿循环的作用机理，建立非饱和土抗剪强度与这些影响因素的本构关系；结合室内试验结果，采用模型试验和数值分析方法来研究非饱和土边坡稳定性的干湿循环效应，揭示相应的影响规律及作用机理，并建立干湿循环作用下非饱和土边坡稳定性问题的分析理论和方法。本项目的研究结果将对非饱和土剪切特性的干湿循环效应研究提供基本依据，为相应的非饱和土边坡稳定性分析提供可靠的理论及数据参考,提高干湿循环作用下非饱和土边坡稳定性问题分析的理论水平和预测能力。

在大气作用下，交替的降雨和蒸发会引起非饱和边坡土体的干湿循环，对非饱和土的剪切特性及边坡稳定性产生重要的影响。本项目首先通过非饱和压实高岭土直剪试验探讨了干湿循环对非饱和土剪切特性的影响。试验结果表明干湿路径、干湿幅度和干湿循环次数影响了非饱和土的应力-应变曲线、峰值及残余抗剪强度和剪胀性等剪切特性。前两个因素的影响可归纳为干湿循环改变了土体的孔隙体积和饱和度，导致土体的状态发生变化，从而影响了非饱和土的剪切特性。对数据的分析表明基于有效饱和度定义的平均骨架应力可用于描述干湿路径和干湿幅度对非饱和土残余强度的影响。循环次数的影响除了改变土体的孔隙体积和饱和度以外，还会导致土体内摩擦角的衰减。采用模型试验和数值模拟研究了干湿循环下非饱和土边坡的吸力、含水率、变形和安全系数的变化规律，结果显示随着干湿循环次数的增加，坡体变形模式发生了变化，土体吸力和边坡安全系数在逐渐下降。本项目的研究结果可为干湿循环作用下非饱和土边坡稳定性分析提供的理论及数据参考。