新型固化剂改良黄土边坡稳定性分析

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1、新型固化剂改良黄土边坡稳定性分析第一章绪论1.1研究背景、目的及意义近年来，全球人口膨胀的同时人类的工业、农业和服务业等也开始变得日益繁荣。随着人们对物质文化生活水平追求的提高，各大中小城市都开始了地区的整体规划设计，一座座高楼大厦平地而起。一方面，修建水利、土木等工程行为促进了边坡路基等工程的蓬勃发展；另一方面，无节制的开采造成了有限土地资源的过度开发利用，刨山凿石、划农业耕地为工业厂房等行为，极大的破坏了生态平衡，使得滑坡、泥石流灾害频繁发生，给人们的日常生活带来了很大的不便，也对生命及财产形成相当大威胁。比如1920年，中国的宁夏海源发生了黄土流，约造成20万人死亡。20世纪80

2、年代，中国甘肃某县撒勒山出现大面积滑坡现象，造成4个村庄被毁灭，227人死亡。随着西部大开发战略的实施，我国经济发展和基础设施的建设重心正在向甘肃、陕西、宁夏、西藏等地区进军。而山西、甘肃及陕西等地区有大面积黄土覆盖层，且发育完整、厚度较大，黄土的典型特点是干燥时强度较高、孔隙大、压缩性小、遇水后极易崩解且强度明显降低。由于黄土特有的水敏感性的存在，使得黄土地区各种边坡极易出现崩塌、滑坡、错落等现象，给人民的生产、生活埋下了重大隐患。例如：兰州山区经绿化灌溉后，导致湿陷黄土大规模变形以致发生滑坡、坍塌现象。宝天铁路某车站东的Kl357滑坡，于1981年突然造成60l04m3滑落块灾害，

3、山体大面积滑移竟达400m，甚至将铁路明洞摧毁近百米，连续中断行车l3d，以至于大渭河断流[1]。二十世纪初，宁夏回族自治区某地发生地震8.5级，接连导致各地滑坡面积总计达0.5105km2，死亡人数高达20万人次[2]。据相关人员统计，近年来，陇东高原黄土体滑移约达5000处[3]，兰州地区约1500处，陕西省大面积黄土滑坡地区也达1000多处。因此，在黄土地区边坡、路基等基础设施建设过程中，应首先考虑进行黄土改良，以使其能够满足工程建设的要求，防止不良地质灾害的发生。.1.2国内外研究现状通常情况下，土体天然条件下不能满足强度、稳定性要求或本身在某些状态下不能达到工程强度要求，往往

4、需要使用各类固化剂进行改良。改良是利用物理、化学、生物措施来改变土体的内部结构，从而改善土体性能，提高土体强度及稳定性，满足生态环境等要求。二十世纪初，美国、德国、日本等研究得出将水泥、石灰等材料加入到房屋、路基、码头等基础设施中进行土体改良，效果相当不错。随后Attoh-Okine.N.O[4]、MillerGA[5]等得出水泥、石灰等明显提高土体的抗压强度，改善土体的各项力学性能。耿煊[6]采用普通硅酸盐水泥对兰新铁路兰武二线黄土进行了三轴不固结不排水试验，验证了经水泥加入到黄土中，减弱了水敏感性，且随着水泥掺量和养护龄期的增加，黄土强度持续增加。高建伟[7]通过水泥对巴东组紫红色

5、泥岩风化物进行改良，研究了不同水泥配比下的物理力学指标，得出水泥固化土有较好的水稳定性，且其无侧限抗压强度随着水泥配比的增加而逐渐增加。然而这类固化剂早期强度低、且土体易开裂、过度的开采也会产生环境问题。1959年，雷诺(Reynofds)配制了ISS(IonicSoilStabilizer)，此固化剂能显著提高粘土体强度且耐久性更好。LennyBobroax及最优含水率m～0.05mm颗粒占22.8%，：0.05mm～0.005mm颗粒占64.8%，小于0.005mm颗粒占22.8%，不均匀系数为8.75，曲率系数2.31。物理性质指标是：含水率为8.9%，密度1.45g/cm3，最

6、优含水率18.2%，液限30.1%，塑限19.2%，内摩擦角10.91°，黏聚力15.64KPa。新型水溶性高分子材料SH固化剂固含量5%，分子量约为20000，其大分子链上为亲水羧基(-COOH)和羟基(-OH)基团，主链为C-C疏水键。大量试验研究证明SH为无毒、固化效果好(强度高、水稳性和耐久性好)、成本较低的生态型环保材料。将少量SH掺入到黄土中，强度提高，湿陷性消失了[49]。..第三章BP神经网络在预测改良黄土参数.........213.1神经网络的简介............213.2模型的建立........223.3预测..............263.4

7、本章小结............27第四章ABAQUS在黄土边坡中的应用.............294.1ABAQUS软件简介........294.2有限元强度折减法发展及原理............354.3边坡稳定性分析............364.4本章小结............42第五章参数对改良黄土边坡变形的影响..........435.1弹性模量............445.2泊松比..........455.3加固厚度