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随着西部大开发以及振兴东北战略的不断开展,尤其是援疆计划的逐步开展,在新疆地区的基础建设项目正在逐年增加,将面临着越来越多的寒区边坡稳定性问题。研究冻融循环作用下寒区边坡的稳定性将对工程建设起到重要的指导作用。 本文主要从寒区边坡稳定性的影响因素及失稳类型、岩石室内冻融循环试验、寒区边坡稳定性评价和冻融循环对寒区边坡的稳定性影响4个方面进行研究。根据寒区边坡的稳定性影响因素,将寒区边坡的失稳类型大致分为三类,分别是正融滑坡、正冻滑坡以及冻融滑坡。 选取哈密花岗岩和肯斯瓦特泥岩2组岩样,进行饱水岩石冻融循环试验,冻融循环次数分别为0次、20次、40次、60次和80次。对冻融岩石进行超声波测波速试验和单轴压缩试验,并对试验结果进行分析,试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石的质量损失逐渐增大,岩石的强度逐渐降低。结合试验结果确定数值模拟岩体物理力学参数和对岩石冻融损伤影响因素进行探讨。 利用强度折减法对寒区边坡的稳定性进行了研究,选取具体工程实例,采用试验测得的岩体物理力学参数,分析冻融循环对寒区边坡的稳定性影响,结果发现:随着冻融循环次数的增加,边坡安全系数逐渐减小,稳定性降低,长期冻融循环可能导致边坡失稳。 冻融循环作用下寒区边坡的稳定性是一个非常复杂的系统,需要从温度场与应力场耦合方面进行研究。本文利用有限元软件ANSYS对寒区边坡进行了温度场和应力场耦合的数值模拟。首先,结合工程实例计算了边坡在一年中最高温度和最低温度两种情况下的稳定性情况,探讨了时间因素对边坡温度场、位移和应力的影响。其次,结合工程实例计算了破碎岩质边坡在一年中不同月份的冻结及融化深度,同时,对寒区边坡冻结过程中的应力场和变形场进行了计算,探讨了冻融循环对岩质边坡稳定性的影响。计算结果表明,在冻融循环过程中冻结对边坡的应力场分布有较大的影响。随着冻结时间的增长,冻结深度增加,冻胀变形不断增大。而这种变形在进入融化期后却不能够完全消失,这是由于冻融损伤的缘故,长时间的冻融循环将最终导致边坡发生崩塌等灾害。