干湿循环下花岗岩残积土抗剪强度及边坡稳定性分析

为研究干湿循环对花岗岩残积土抗剪强度特性和抗剪强度参数的影响,分析花岗岩残积土边坡的稳定性,改进了常规的单元试验方法.以整个花岗岩残积土边坡为试验对象进行干湿循环模拟,在每次循环后直接在边坡坡面上切取花岗岩残积土试样进行直剪试验.在此基础上,利用有限元软件ABAQUS对一实际边坡进行了干湿循环的数值模拟,在每次循环模拟前对上一次模拟结果进行分析,将等效塑性应变较大区域的土体强度进行适当折减,分析每次循环后花岗岩残积土边坡的应力应变、稳定性以及塑性变形.试验结果表明:花岗岩残积土的抗剪强度随干湿循环次数、循环幅度的增加而减小,其中黏聚力值衰减明显,内摩擦角的变化相对较小,在3~5次干湿循环后抗剪强度趋于稳定;通过数据分析得到干湿循环的黏聚力公式,进一步得到了干湿循环条件下花岗岩残积土的抗剪强度公式;干湿循环作用导致边坡稳定性降低,安全系数减小,且第一次干湿循环后安全系数的降幅最大.

干湿循环下考虑裂隙发育的残积土边坡响应分析

为研究带裂隙的花岗岩残积土边坡在反复干湿循环作用下的响应规律,利用模型试验模拟干湿循环过程,通过处理裂隙图像量化裂隙宽度扩展,结合坡内土体直剪试验,推导强度衰减规律和裂隙深度相关的计算公式。对比模型试验和数值模拟结果,分析考虑裂隙发育下的残积土边坡响应情况,结果如下:干湿循环下残积土裂隙宽度扩展符合Logistic模型,裂隙深度与强度衰减有确定的量化关系,且随着干湿循环次数增加,裂隙深度趋于稳定;干湿循环次数较少时,坡底位置含水率变化明显滞后于坡顶和坡中位置,但随着干湿循环次数增加及裂隙扩展,边坡各位置的含水率变化趋于一致。裂隙扩展对边坡各位置变形均有影响,随着干湿循环次数增加,考虑裂隙扩展的坡底和坡中位置变形与不考虑裂隙的情况趋于一致,但坡顶区域变形更大,致使裂隙边坡的坡顶与坡底的变形差距增加。