非饱和土边坡稳定性分析方法研究及工程应用
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前言

非饱和土边坡是人类工程活动中最为常见的一种自然地质环境,特别是在地质条件复杂、人工边坡和自然边坡环境较为恶劣的西部地区,各类工程遇到的非饱和土边坡问题尤为突出,相关的滑坡灾害给人们的人身财产造成了巨大的损失。探讨分析非饱和土边坡的失稳破坏机理,研究非饱和土边坡稳定性分析的评价方法与手段,对于非饱和土边坡的理论研究和实际工程应用都具有非常重要的意义。基质吸力作为非饱和土最根本的特性之一,在天然土坡中由于基质吸力的存在,土体抗剪强度较高,土坡是稳定的,一旦发生降雨渗入土体,或者地下水升高,基质吸力就会锐减并引起抗剪强度大幅度下降,进而可能引发边坡的失稳。在非饱和土边坡稳定性分析中,如何正确把握边坡非饱和带中基质吸力随外界条件的变化及其与非饱和土体抗剪强度之间的关系,是非饱和土边坡稳定研究和分析中的重点之一。

随着工程建设和科学研究的迅猛发展,各种非饱和土边坡稳定性分析的新理论、新方法不断涌现,为了更快、更合理地对非饱和土边坡进行稳定性的评价,需要系统研究和总结目前非饱和土边坡稳定性分析方法研究现状与新进展,以便满足非饱和土边坡稳定性分析的理论研究与实际工程建设的需要,是本书的目的所在。

旨在采用多种手段研究非饱和土边坡的稳定性,本书结合非饱和土的渗透、非饱和土的强度理论和边坡稳定性分析方法,分析和总结了目前仍广泛应用的极限平衡法在非饱和土边坡稳定性分析中的实现思路和研究新进展,重点研究了强度折减有限元法中非饱和特性功能的实现途径和计算方法,并通过计算研究分析和总结了非饱和土边坡稳定性评价的应用成果。

本书共分为7章,在第1章中介绍了非饱和土的特性;第2章介绍总结了非饱和土的强度理论;第3章介绍了目前广泛应用的边坡稳定性分析方法中的极限平衡法、讨论了极限平衡法中考虑基质吸力的非饱和功能的实现,并给出了相关算例;第4章研究了强度折减有限元法中非饱和功能计算的实现途径和程序流程;第5章总结了利用强度折减有限元法对非饱和土边坡稳定性进行分析的一些研究成果;第6章通过计算研究了非饱和土边坡的局部失稳机制;第7章分析了黄土潜蚀洞穴环境下非饱和土边坡的稳定性的影响评价。

本书的出版得到了国家自然科学基金项目(No.11072193)和陕西省教育厅科研计划项目(No.12JK0907)的资助,在此表示衷心感谢。在清华大学岩土工程研究所攻读博士学位期间的科研启迪、西安理工大学土木建筑工程学院团结和谐的工作氛围以及岩土工程研究所的各位前辈同仁为作者完成本研究创造了有利条件,在此亦表示衷心感谢!同时,感谢作者的研究生郑文、闫蕊、刘军定和彭光辉等为本书的研究、编辑和文字校对付出的辛勤劳动!

作者衷心希望本书能够成为土木、公路、铁道、水利、市政、防灾与减灾和工程地质等工程专业师生以及相关工程技术人员从事科研和生产的阅读参考书。由于作者水平有限,书中难免有不妥之处,敬请各位专家、学者、同行以及工程技术人员的不吝赐教和批评指正。

作者 李荣建

西安理工大学岩土工程研究所

2014年4月