【摘 要】
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膨胀岩在我国分布范围广,随着国家大力发展基础设施建设,膨胀岩带来的工程困扰也随之增加。膨胀性泥岩是一类特殊软岩,含有大量的亲水矿物且有吸水膨胀,失水收缩的工程特性,在膨胀岩的赋存区域给当地的基础设施建设增大了施工难度。膨胀岩吸水受限时会产生膨胀力,膨胀力给基础设施的建设也带来一定的困扰与挑战。本文以浩吉铁路卢氏站强风化膨胀性泥岩为研究对象,通过开展室内侧限膨胀性试验和数值分析,系统研究了膨胀力对边
【基金项目】
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国家重点研发计划项目《极端条件下的大区域电网设施安全保障技术》（项目编号:2018YFC0809400）课题2“输电线路杆塔基础滑坡风险评估和安全防护技术研究”（课题编号:2018YFC0809402）；
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膨胀岩在我国分布范围广,随着国家大力发展基础设施建设,膨胀岩带来的工程困扰也随之增加。膨胀性泥岩是一类特殊软岩,含有大量的亲水矿物且有吸水膨胀,失水收缩的工程特性,在膨胀岩的赋存区域给当地的基础设施建设增大了施工难度。膨胀岩吸水受限时会产生膨胀力,膨胀力给基础设施的建设也带来一定的困扰与挑战。本文以浩吉铁路卢氏站强风化膨胀性泥岩为研究对象,通过开展室内侧限膨胀性试验和数值分析,系统研究了膨胀力对边坡稳定性的影响。在深入研究膨胀岩膨胀特性的基础上,探讨了膨胀岩边坡的破坏模式和膨胀岩边坡稳定分析的数值模拟方法。研究结果表明:（1）在广泛收集相关工程地质和设计资料的基础上,结合工程现场踏勘调研,分析了卢氏站强风化膨胀性泥岩的干密度、含水率等因素对膨胀力的影响,建立了膨胀力与初始干密度、含水率的关系,研究表明:膨胀力的大小与初始含水率呈幂函数关系,与干密度呈指数函数关系;经过数据拟合给出了考虑双因素的膨胀力计算公式;在实际工程应用中可对膨胀力作一定程度的预测;（2）以湿度应力场理论为依据,利用温度场和湿度场的相似性,用温度应力的温度场替代膨胀应力产生的应力场,建立膨胀力与热膨胀系数的关系P=kth×α,实现了卢氏膨胀岩的湿度应力场数值模拟方法。（3）在温度场代替湿度场和卢氏站膨胀岩降雨强度弱化特性的研究基础上,利用FLAC3D软件内置的强度折减法,分析对比膨胀力与强度劣化两个因素在不同降雨工况下对膨胀岩边坡稳定性的影响,为实际工程提供一定的参考依据。研究结果表明,膨胀性泥岩边坡在降雨入渗后的潜在滑动面为圆弧形;随着降雨强度的增加,边坡塑性区的面积增加且有向边坡下部移动的趋势,主要以剪切破坏为主。（4）在边坡的数值模拟中仅考虑膨胀力作用时,经历无降雨、中雨、大雨以及暴雨等降雨工况的边坡在施加膨胀力后的安全系数分别为1.49、1.39、1.21以及0.92,边坡从稳定状态到失稳状态;施加膨胀力后,潜在滑动面有向下的趋势,塑性区的面积略有增大,以剪切破坏为主;膨胀力对边坡稳定性有一定的影响。（5）在考虑双因素的膨胀性泥岩边坡稳定性的数值模拟过程中发现:中雨、暴雨两者工况下的安全系数分别下降为1.19、0.66;相对仅考虑膨胀力作用无强度劣化时的边坡,安全系数降低约25%,塑性区的面积仍然增大,有向边坡下部发展的趋势,不同的是张拉破坏的塑性区的面积增大。图[41]表[14]参[99]
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