多雨条件下非饱和土高路堤边坡的稳定性分析与离心模型试验

多雨和复杂地质条件下高路堤边坡的稳定问题，是我国西部山区高速公路建设中面临的技术难题。现有的极限平衡法和有限元法多适用于均质边坡或饱和土边坡的稳定分析，很少考虑非饱和土基质吸力以及软夹层斜坡地基等复杂地质条件对边坡稳定性的影响。本项目针对我国西南地区常见的含软夹层斜坡上的高路堤边坡，拟开展以下研究：基于三维强度折减弹塑性有限元分析方法，揭示含夹层斜坡地基路堤边坡的失稳机理，对现有的极限平衡法进行改进；将强度折减有限元法应用到考虑基质吸力的非饱和土边坡稳定分析中，建立基于Fredlund非饱和土双应力变量强度的三维强度折减有限元分析方法；在此基础上，开展降雨入渗条件下路堤边坡的离心模型试验。通过试验结果与理论分析结果的对比验证，提出一套适用于多雨和复杂地质条件下（含软夹层斜坡地基）高路堤边坡稳定性的分析方法，为公路边坡工程的设计和施工安全提供科学的理论依据。

本项目通过理论分析、数值模拟及离心模型试验等多种技术手段，对含软夹层斜坡地基非饱和土强度变化规律、高路堤边坡的稳定性分析方法、破坏模式及抗滑桩加固机理开展了研究。基于非饱和土强度理论和非饱和非稳定渗流分析，建立了考虑降雨入渗和抗滑桩加固的含软夹层斜坡地基高路堤稳定性的强度折减弹塑性有限单元法，且对现有的极限平衡法进行了改进。基于考虑降雨入渗条件下路堤边坡的离心模型试验，揭示了含软夹层斜坡地基高路堤边坡的破坏模式，分析了降雨入渗和软夹层对路堤边坡稳定性的影响，确定了抗滑桩的加固机理，提出了含软夹层斜坡地基路基稳定性的二维和三维极限分析上限法。通过试验结果与理论分析结果的对比验证，建立了一套适用于多雨和复杂地质条件下（含软夹层斜坡地基）高路堤边坡稳定性的分析方法，为公路斜坡地基的设计和施工提供理论依据，且具有重要的工程应用价值。