非饱和土边坡地震稳定分析的研究

Because it is difficult to determine the transient suction and the corresponding strength of a unsaturated soil slope under actions of earthquake, the seismic stability problem for unsaturated soil slope has not been well solved. This research project deal with this issue. First a method to get the seismic transient suction and degree of saturation for unsaturated soils is proposed. Second, seismic actions can cause the tensile stress on upper or top part of a slope, then a considering pull and shear coupling strength theory of unsaturated soil will be established, and based on the coupling strength theory a method to judge the failure of unsaturated soil slope is set up by a identification of penetrating through between tensile-shear region and compression -shear region. At last a seismic stability analysis and judgment method for unsaturated soil slope are developed, and then under P wave,SV and SH wave seismic actions the seismic response of unsaturated soil slope and parameter analysis shall be carried out. This research project will be of benefit to the development of unsaturated soil dynamics and its engineering application.

非饱和土边坡地震时由于难以确定吸力的瞬态变化和相应的强度，使得非饱和土边坡地震稳定性问题一直没能得到很好地解决.本项目针对这一问题进行研究，提出地震作用下非饱和土吸力和饱和度的确定方法.考虑地震会导致边坡上部和顶部产生拉应力，建立考虑非饱和土拉-剪耦合的强度理论,并在此基础上建立拉-剪区和压-剪区破坏贯通的边坡破坏判别方法.最终建立非饱和土边坡地震稳定性分析和判断方法,并对非饱和土边坡进行P波、SV波和SH波输入时的地震响应分析。本项目的研究将有助于非饱和土力学在动力方面的发展，并为其工程应用提供了一种分析工具。

针对非饱和土和土力学的基本问题及其边坡的地震稳定分析进行了研究，取得以下成果：.1.论证了土力学理论需要发展与变革。揭示了土力学目前是一种简化的理论，忽略了很多影响因素，难以描述土的复杂性质，由此产生了非常大的不确定性；证实了有效应力原理是一种近似方法；提出了考虑多因素相互作用和影响、用多个因素(或多场)作用的观点研究和描述土的性质和行为。.2. 从土的各相平衡方程出发推导得到了非饱和土的平均骨架应力（即有效应力）的表达式。另外还指出非饱和土的应力的定义应该尽可能简单，不应该考虑太多或太复杂的因素和影响。并重点对非饱和土有效应力的局限性和适用范围进行了讨论，并给出了结论。.3. 建立了饱和土、非饱和土压剪-拉剪耦合强度理论体系。该理论体系基于已有的饱和、非饱和黏土试验数据对所建立的强度模型预测能力进行了验证，并与其他联合强度模型进行对比分析，检验了强度模型的适用性和准确性；这种强度模型全面、合理地描述了饱和、非饱和黏土的压剪强度、张拉-剪切耦合强度及多向拉伸强度特征，为饱和黏土压剪-拉剪耦合问题的解决奠定了理论基础。.4. 对传统的土体抗拉强度试验装置进行了改进，并以非饱和细砂为研究对象，运用等速率单轴拉伸方法开展了不同干密度和含水率条件下的非饱和土抗拉强度试验研究，探讨了土体抗拉强度随干密度和含水率的变化规律。.5. 基于拉剪耦合作用，对Ｍｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ强度准则进行修正。在不同坡高、不同高宽比的边坡底部入射３条经典地震波，并对边坡进行了动力稳定性分析。.6. 对高吸力下黏性土的抗剪强度和体变特性以及低应力及拉应力条件下非饱和土强度及剪胀特性进行了系统实验研究，发现了相应的抗剪强度和变形的作用机理和规律。