随着基础设施建设的不断发展,一大批关系国计民生的项目涌现,如高速铁路、高速公路、城市轨道交通、居民住宅等。在这些项目中会涉及到基坑开挖、隧道掘进、边坡削坡等开挖工程。这类工程可以简化为竖向应力不变而侧向应力随着开挖不断减小的平面应变状态下侧向应力卸荷问题。现代土力学表明,土的应力—应变关系受应力路径的影响。而长期以来,人们通常采用加荷路径试验确定土体参数及本构模型,对实际工程进行设计计算。这使得现有的设计依据与实际情况存在偏差。因此开展侧向卸荷问题的研究就有一定工程意义。本文采用新型平面应变仪对等压固结、不等压固结和超固结粉土试样进行一系列平面应变状态侧向卸荷试验,来探究卸荷过程对试样应力—应变关系、侧向应变、体应变的影响;基于试验结果对基坑进行数值模拟,探究竖向加荷路径和侧向卸荷路径两种不同应力路径所得试验结果对实际工程的影响。本文研究内容如下:1.对比研究了等压固结条件下,卸荷路径与加荷路径粉土试样的变形与强度特性。研究表明:对于等压固结试样,卸荷路径下试样破坏时的竖向应变为1%~4%,明显小于加荷路径下15%破坏的应变;在卸荷条件下,竖向应变为1~4%时,某级荷载卸除后,竖向应变、侧向应变均急剧增大,土体发生破坏,与加荷路径下侧向应变随竖向应变逐渐增大不同;卸荷路径下试样表现为剪缩,但已有剪胀趋势,与加荷路径下试样表现为剪缩不同。与加荷路径相比,卸荷路径得到的内摩擦角增大,而粘聚力降低。2.研究了不等压固结条件下,粉土试样强度及变形特性。试验结果表明:侧向卸荷时,不等压固结条件下偏应力、侧向应变、体应变随竖向应变的变化趋势与等压固结条件下相同。卸荷过程中,存在着侧向临界卸荷比,当侧向卸荷比达到侧向临界卸荷比时,土体发生破坏。同时,整体上破坏偏应力（σ1-σ3）f随着固结应力比K的增大呈线性减小,且不同侧向固结应力的曲线基本保持平行。3.研究了超固结条件下,粉土试样的强度及变形特性。试验结果表明:对于超固结试样,卸荷路径下超固结比大于1.5时开始发生剪胀,而常规加荷路径下超固结比大于2.5时开始发生剪胀。且破坏偏应力随超固结比变化成指数关系,与加荷路径下的幂函数关系不同。卸荷体应变的变化过程分为三个阶段:阶段1以卸荷回弹为主,阶段2以剪缩为主,阶段3以剪胀为主。4.基于加、卸荷试验结果,利用FLAC3D软件对基坑开挖土钉墙支护的算例进行模拟计算。模拟结果表明:采用卸荷参数得到的最大坑侧水平位移和最大坑边沉降量均大于采用加荷参数得到的结果,且采用两种路径得到的参数计算得到的土钉轴力分布不同。这为今后深基坑支护结构设计中土体参数的选择提供了参考。

粉土尤其是粉质黏土广泛存在于黄河冲积平原,每个地区土质的形成都有其独特的历史,本文选取郑州某地铁站粉质黏土为研究对象,利用GDS三轴仪及实验室自行研制的平面应变仪对郑州典型粉质黏土的应力应变特性和强度特性进行研究,以期为该地区工程实践提供有益参考。（1）重塑粉质黏土试样经三轴试验所得应力应变曲线与经平面应变试验所得应力应变曲线形式有所不同;试样经平面应变试验所得抗剪强度指标较三轴试验偏高。（2）对粉质黏土试样进行常规三轴剪切试验,探究了不同固结及排水条件对试样抗剪强度的影响,以及试样应力应变特性与试样破坏形态之间的关系。（3）利用GDS三轴仪对试样进行K0固结剪切试验,探究了K0值在固结过程中的变化规律,并将K0固结条件下试样三轴剪切的抗剪强度与等压固结进行对比分析,发现K0固结三轴不排水剪切与排水剪切各围压下试样的抗剪强度均高于等压固结,采用K0固结剪切试验所得土的抗剪强度指标更接近工程实际。（4）对试样进行K0超固结和等压超固结剪切试验（剪切时围压均为100-kPa）,探究了不同固结方式及不同固结围压对试样抗剪强度的影响。结果表明无论等压固结还是K0固结,超固结剪切试验中固结围压对土的不排水抗剪强度影响更为显著。（5）利用三轴仪对试样进行减p、等p和增p应力路径剪切试验,探究了不同应力路径剪切对试样应力应变特性、强度特性和变形特性的影响以及不同应力路径下试样有效抗剪强度指标的差异。结果表明试样的有效应力强度指标受剪切应力路径影响较小。（6）利用实验室自行研制的平面应变仪对试样进行应力控制固结排水剪切试验,研究了该条件下试样所表现的应力应变特性和强度特性,分析了其与三轴剪切条件下的差异及该差异产生的原因。

库岸边坡在水库蓄水后或运行过程中,边坡岩体的力学性质发生相应变化,引起边坡稳定状态的改变,导致边坡失稳或塌岸。边坡失稳威胁人民生命财产安全,影响重大工程建设,破坏生态环境。边坡属于一个复杂的不确定性系统,边坡岩体物理力学性质存在随机性、模糊性和不确定性。工程边坡在施工、运行期间存在一定的变形破坏和失稳风险,因此,开展边坡开挖风险分析具有重要的理论和实际意义。本文针对前坪水库右坝肩边坡开挖施工,依托国家自然科学基金重点项目（U1704243）“豫西锁固型滑坡演化机理及其动态追踪预警方法”,通过工程地质勘察和室内试验等手段获取边坡岩体的物理力学参数,利用三维激光扫描得到边坡岩体结构面的分布状态。采用刚体极限平衡Morgenstern-Price法和FLAC3D三维数值分析,考虑自重、正常蓄水位、地震、库水位骤降及其组合等不同工况,对边坡稳定性、应力场和位移场进行了深入系统地研究。基于改进的突变理论对右坝肩边坡开挖不同工况进行风险分析。主要取得了以下研究成果:（1）通过坝肩边坡工程地质定性分析,天然状态下边坡处于稳定状态。（2）利用三维激光扫描仪对右坝肩边坡的岩体结构进行了扫描,并对扫描结果进行解译,得到边坡岩体存在3组优势节理,其中两组结构面向外陡倾,对边坡稳定性造成威胁。同时,采用分布概率模型对结构面的迹长和裂隙密度等几何参数进行估计。（3）基于极限平衡法以及FLAC3D数值模拟探究不同工况下右坝肩边坡稳定性。研究结果表明,边坡开挖优化设计方案在不利工况组合时整体稳定,满足规范设计要求。（4）建立了库岸边坡稳定性风险评价指标体系。考虑自重和正常蓄水位工况下,以改进的突变理论为基础,开展边坡开挖稳定性风险分析。蓄水前后边坡稳定性风险值均为:天然状态＞原设计方案＞优化设计方案。（5）提出了极大似然估计法和双曲函数对突变理论评价法进行改进,并利用相关系数法验证了方法的合理性,使风险评价结果更符合客观实际。

河南省西部的洛阳市和三门峡市位于我国地势第二级阶梯向第三级阶梯的过渡地带,地形起伏大,地质条件和边坡赋存环境复杂,为滑坡灾害易发区。锁固型滑坡具有突发性破坏特征,致灾能力强,危害范围广,且锁固段位置、数量、类型具有隐蔽性,尚无准确的锁固型滑坡识别方法。豫西锁固型滑坡类型及分布特征尚未完全查明,其灾变过程及失稳机理有待进深入揭示,以提高防灾减灾能力。据统计分析,降雨是豫西滑坡失稳的主要外部因素,因此,开展降雨诱发豫西锁固型滑坡演化机理研究具有重要的科学与实践意义。本文以豫西锁固型滑坡为研究对象,通过调查与分析、大尺寸室内模型试验、数值分析等手段,阐明了豫西地区滑坡灾害的孕灾环境,提出了锁固型滑坡分类与识别方法,揭示了豫西锁固型滑坡灾变过程与失稳机理,建立了豫西锁固型滑坡演化状态识别判据。论文主要研究内容与成果包括以下几个方面:（1）豫西滑坡灾害孕灾环境通过现场调查、资料收集,分析了豫西滑坡灾害孕灾环境,阐明了主要的地质环境条件,如地形地貌、岩土体类型、坡体结构等与滑坡灾害分布的关系。结果表明:豫西滑坡坡体结构包括五类;砂岩、泥岩及各类软弱岩土体是豫西滑坡灾害主要孕灾岩土体;边坡高度、坡型、坡度等对豫西滑坡灾害分布影响显著;降雨与人类活动是豫西滑坡灾害的重要诱发因素。（2）豫西锁固型滑坡分类与识别方法通过对豫西地区典型滑坡灾害发育特征进行分析,将豫西地区锁固型滑坡分为三类:前缘反倾式锁固型滑坡、中部岩墙式锁固型滑、束口式锁固型滑坡。前缘反倾式锁固型滑坡多为碎石土-基岩接触型,斜坡前缘存在一组或多组倾向与斜坡潜在滑动方向相反的岩层,构成前缘反倾式锁固段。中部岩墙式锁固型滑坡发育于上软下硬的二元地层结构中,在滑体中部潜在滑面位置存在较坚硬岩体,构成中部岩墙式锁固段。束口式锁固型滑坡在平面上具有上宽下窄的形态特征,窄口处左右两侧存在强度相对较高的岩土体,构成束口式锁固段基座。综合对比各类锁固型滑坡地质环境条件与失稳过程,发现同类型的锁固型滑坡具有相似的物质组成、坡体结构、失稳模式、演化特征,不同类型的锁固型滑坡则在上述方面存在明显差异,提出了综合考虑滑坡发育特征与演化特征开展锁固型滑坡识别的方法。（3）降雨诱发锁固型滑坡失稳演化过程基于豫西锁固型滑坡分类,构建了降雨诱发锁固型滑坡失稳的大尺寸模型试验装置,将锁固段由概念模型转化为物理模型,综合运用三维激光扫描仪、无人机载高清摄像机、微型孔隙水压力计与土压力计等测试技术,获取锁固型滑坡失稳演化全过程的多元信息。通过开展多组大尺寸物理模型试验,再现了降雨诱发无锁固段滑坡、前缘反倾式锁固型滑坡、岩墙式锁固型滑坡、束口式锁固型滑坡失稳演化全过程。试验结果表明:无锁固段滑坡前缘垮塌现象显著,主要表现为前缘牵引引起的台阶式滑动;前缘反倾式锁固型滑坡坡体各部分变形协调,表现为后缘推移式滑动破坏;岩墙式锁固型滑坡和束口式锁固型滑坡演化过程相似,滑体中部岩墙式锁固段和束口式锁固段对滑坡稳定性控制作用显著,表现为前缘牵引-后缘推移-中部锁固的特征。（4）基于坡面变形特征构建锁固型滑坡演化状态识别判据试验过程中通过三维激光扫描仪记录得到了坡面整体变形与特征点位移-时间曲线,结果表明:滑体变形经历了基本稳定和加速增长两个阶段,坡体变形分布与位移加速增长速率对滑坡失稳破坏具有预示作用。无锁固段滑坡前缘加速增长早于中、后部。前缘反倾式锁固型滑坡前、中、后部各特征点变形规律一致,同时进入加速增长阶段,且速率基本一致。中部岩墙式和束口式锁固型滑坡前缘和后缘先于中部出现加速增长,而中部位移加速增长速率明显高于前缘和后缘。试验数据显示,在滑体加速变形阶段,前缘反倾式锁固型滑坡水平位移增长速率约5.5 mm/min,岩墙式锁固型滑坡位移增长速率约7.5-7.75 mm/min,束口式锁固型滑坡位移增长速率约9 mm/min。因此,基于现场监测数据,分析滑体各部分变形分布和变形速率特征,可作为锁固型滑坡识别工作的重要判据。（5）基于坡体应力调整过程构建锁固型滑坡演化状态识别判据分析试验过程中通过微型孔隙水压力计记录得到的坡体内部不同位置孔隙水压力-时程曲线,发现坡体内部孔隙水压力加速增长阶段与滑体位移加速增长阶段基本同步,孔隙水压力峰值与滑坡失稳时刻具有较好的一致性。试验数据显示,滑体中后部孔隙水压力随降雨入渗的响应过程表现为缓慢增长、加速增长、急速下降三个阶段。对于滑坡体中部,前缘反倾式锁固型滑坡孔隙水压力加速增长阶段增长速率约为0.013-0.014 kPa/min,岩墙式锁固型滑坡增长速率约0.025kPa/min,束口式锁固型滑坡增长速率约0.193 kPa/min。束口式锁固型滑坡孔隙水压力增长速率约为前缘反倾式锁固型滑坡的14倍,约为岩墙式锁固型滑坡的2倍。因此,现场孔隙水压力监测数据变化阶段及变动速率特征可作为锁固型滑坡识别的另一演化状态判据。（6）槐扒锁固型滑坡失稳机理通过现场调查、地质钻探、工程地质分析与三维数值模拟,查明了槐扒滑坡的物质组成、坡体结构、锁固段特征,分析了滑坡失稳机理,并从滑坡发育特征和变形演化特征两个方面对槐扒滑坡锁固段类型进行验证性识别。结果表明:槐扒滑坡为前缘反倾式锁固型滑坡,滑坡前缘存在的反倾岩层构成了前缘反倾式锁固段,人类活动破坏了反倾岩层使滑体处于临界稳定状态,持续降雨入渗诱发滑坡失稳。槐扒滑坡兼具模型试验揭示的无锁固段滑坡和前缘反倾式锁固型滑坡变形特征。三维数值计算结果表明,前缘反倾岩层未遭破坏条件下,滑坡整体安全系数为1.35,持续降雨致滑体处于饱和状态时,滑体安全系数为1.26。前缘反倾岩层受人类活动影响发生破坏后,整体稳定性显著降低,处于临界稳定状态（安全系数为1.04）,持续降雨导致滑体饱和后便发生整体失稳（安全系数为0.88）。

绿水青山就是金山银山,坚持“人与自然和谐共生”正成为我国新时代现代化建设的基本方略。工程建设过程中,人工开挖边坡造成了地质环境不可逆转的改变,加剧了滑坡灾害的发生,严重威胁着人民生命财产安全、重大工程建设和生态环境。锁固型滑坡发展演化具有较强的隐蔽性和突发性,其造成的经济损失和人员伤亡往往更为严重。因此,开展锁固型边坡开挖变形演化机理研究具有十分重要的科学意义和现实意义。本文围绕锁固型边坡开挖变形效应与稳定性演化机制这一关键科学问题,以万华岩锁固型边坡为例,基于现场变形监测、数理分析、地质力学模型试验、数值模拟等方法,概化了锁固型边坡地质力学模型,揭示了锁固型边坡开挖变形演化机理,建立了锁固段长度与边坡失稳过程中坡体变形、稳定状态、锁固段应力间的关系,根据锁固型边坡演化过程、变形规律和应力分布特征,提出了锁固型边坡演化状态识别判据。主要研究成果如下:（1）通过分析万华岩锁固型边坡的工程地质条件,概化了锁固型边坡地质模型。基于边坡孕灾地质环境、宏观演化过程、现场变形监测数据,建立了坡体结构特征与边坡变形规律的内在联系;根据边坡变形演化过程中不同部位的破坏模式、宏观形态、变形方向和滑面差异,提出了锁固型边坡的滑移-旋转破坏模式。（2）在概化的锁固型边坡地质模型基础上,开展了5因素5水平正交试验,定量评价了锁固段力学参数和几何参数对边坡稳定性的影响程度,结果表明各参数的影响程度依次为长度L、弹性模量E、泊松比μ、抗剪强度指标（C、φ）,其中长度L为显著性因素。针对显著性因素,基于大变形理论,进行了5种不同锁固段长度边坡开挖变形计算,结合边坡失稳过程分析了变形位移场、锁固段应力强度比、坡体剪应变增量随锁固段长度的演化规律,揭示了锁固段的控滑机理,建立了锁固段长度与边坡失稳过程间的关系,结果表明随着锁固段长度增加,变形量和锁固段应力集中程度随之降低,边坡安全系数逐渐增大,当锁固段长度达到边坡前缘宽度40%时,边坡处于临界稳定状态。（3）通过三组大型物理模型试验（I组为无锁固段边坡,Ⅱ组为锁固段长度L=15 cm的锁固型边坡,Ⅲ组为L=30 cm的锁固型边坡）,探讨了相同条件下不同锁固段长度对边坡开挖变形演化过程的影响,阐明了锁固型边坡演化阶段和特征,建立了相应的失稳模式。试验结果表明:无锁固型边坡产生多级滑面整体推移式渐进破坏;锁固型边坡（L=15 cm）产生多级滑面推移-扭转式渐进破坏;锁固型边坡（L=30 cm）产生浅层推移式渐进破坏。（4）通过对比分析三组模型试验坡面裂缝、宏观破坏形态和深部变形特征,发现:a.无锁固型边坡坡面无纵向裂缝,多条横向贯通裂缝发育,基本无水平向倾斜变形,变形体沿前缘剪出口整体剪出;发育浅层、深层多级滑面,各断面滑面形态、深度、变形量基本一致。b.锁固型（L=15 cm）边坡坡面发育横向剪切裂缝和纵向张拉裂缝（主纵向裂隙沿锁固段侧边）,产生较大水平向倾斜变形;发育浅层、深层多级滑面,锁固段左侧翼滑面最深、顶部次之、右侧翼最浅;深层滑面在锁固段左侧翼一级坡面剪出,锁固段右侧翼相对稳定,未形成剪出口。c.锁固型（L=30 cm）边坡坡面发育横向剪切裂缝和斜向张拉裂缝,斜向裂缝近似以锁固段为轴线对称分布,产生稍许水平向倾斜变形;边坡前缘剪出口在锁固段位置处下滑受阻,产生明显的臌胀现象,坡体表面呈碎裂状;仅发育浅层滑面,各断面滑面形态、深度、变形量基本一致。该成果可作为锁固型滑坡识别、演化状态的变形判据。（5）三组模型试验中荷载传递路径均是由边坡上部逐步向下、向前推进,不同之处在于:a.无锁固型边坡横断面上,各点土压力大小、变化规律基本一致,无明显应力集中区段。b.锁固型（L=15 cm）边坡沿锁固段纵向断面区间形成高度应力集中,横断面上锁固段左侧翼、背部、右侧翼应力比为1:22.2:4.6;锁固段背部小号侧（破坏侧）承受张拉力,大号侧（未破坏侧）承受挤压力。c.锁固型（L=30 cm）边坡横断面上应力集中程度（应力比为1:20:3）稍低于L=15cm的锁固型边坡;锁固段背部处于受压状态,不同于L=15 cm锁固段背部存在受拉区的应力分布情况。该成果可作为锁固型滑坡识别、演化状态的应力判据。（6）通过建立万华岩锁固型边坡三维数值仿真模型,基于坡体整体变形、典型剖面水平位移、坡面特征点位移曲线,阐明了开挖过程中锁固段对边坡变形破坏特征和破坏模式的影响,揭示了万华岩锁固型边坡变形失稳机理:上部浅层整体推移变形,遇锁固段变形局部受阻,滑面下移,中下部侧翼扭转变形,局部拉裂,渐变为滑移旋转破坏。

基于静压桩沉桩模型试验与粒子图像测速（PIV）技术,针对砂土及不同含水率的粉土桩周土体的位移场进行了一系列对比模型试验研究。在试验过程中,用高速工业相机CCD（charge coupled device）对观测面进行拍摄,传输到Davis8.0采集系统中,用后处理软件PIVview2C处理所采集的图像,得到位移场云图,试验结果表明:（1）单桩在砂土中沉桩时,根据P-H曲线大致可以将整个沉桩过程分为三个阶段,不同阶段压桩力P与沉桩深度H的变化率不同,相比于前2个阶段,第3阶段内桩端下方土体的扰动最大。随着桩端的刺入,桩周土体位移场在桩端两侧呈对称椭圆环形分布。位移场的横向和竖向最大影响范围分别为6.3D和6.7D左右。（2）单桩在粉土中沉桩时,粉土含水率对压桩力P和沉桩深度H关系曲线形态和位移场特征均有着重要的影响。粉土含水率为3.4%、17.3%的P-H曲线形态和位移场特征均基本一致,粉土含水率为7.4%、11.1%和13.4%的P-H曲线形态和位移场特征均类似。A阶段中,在相同沉入深度条件下,压桩力P随着含水率的增加呈先增加而后减小的趋势,当含水率为11.1%时的压桩力P最大。上述现象可由不同含水率粉土的粘聚力变化进行合理解释。粉土粘聚力随含水率的增加也具有先增加后减小的变化规律,当含水率过大或过小时,粉土颗粒间的气-水界面收缩膜的有效表面张力均降低,导致粘聚力减小。位移场的横向和竖向影响范围约为整个拍摄面。（3）对比两个沉桩过程。压桩力方面:根据P-H曲线形态,砂土与含水率为7.4%、11.1%、13.4%的粉土沉桩过程大致都被划分为了三个阶段,含水率3.4%、17.3%的粉土的沉桩过程被划分体两个阶段,整体上砂土压桩力高于粉土。位移场形态方面:关于砂土,首先桩端两侧近距离处逐渐形成椭圆环形,远处再逐渐贯通,最后两桩端外侧位移场为贯通独立椭圆环形;关于粉土,首先在桩端正下方形成独立的椭圆环,同时在桩端两侧竖向形成两列相互对称的椭圆环,最后桩端下椭圆环型逐渐下移与两侧的椭圆环贯通融合成一个独立的环形。位移量方面:随着沉桩深度的增加,砂土与粉土的位移变形趋势有很大不同,且整个沉桩过程中,桩周砂土土体最大位移量远大于粉土。综合分析表明桩周土体的位移变化特征是桩周土体的宏观力学特性的反映,PIV位移场试验有助于明确沉桩挤土效应内在机理和解决相关的岩土工程问题。

黄河泥沙含量居世界首位,泥沙大量淤积致使下游“地上悬河”情势不断加剧,堤防前、后水位差增高,堤基渗透变形风险增大。黄河堤基地质条件复杂,遗留隐患较多。堤基上层多为粉土、粉细砂和黏土互层,其下为砂土,特别是老口门处埋有堵口时使用的大量秸料、木桩、麻料和砖石料等,形成厚达5～10 m的强透水层,在高水位下易发生渗透变形,对堤防安全危害较大。本文针对黄河堤基渗透变形问题,通过地质勘察、试验研究和数值分析,研究了竖向荷载条件下,膨润土泥浆渗透带与悬挂式塑性防渗墙互馈机理及其对堤基渗透变形演化过程的影响,并结合黄河下游典型堤段进行了工程应用分析。本文的主要研究内容和结论如下:（1）黄河堤基泥浆渗透带试验研究。通过膨润土泥浆在砂层中的渗透试验,研究了泥浆渗透距离和渗透形态与渗透压力和孔隙结构的关系,以及泥浆渗透带的渗透系数和抗剪强度的变化规律;建立了泥浆渗透带厚度、黏聚力和内摩擦角与渗透压力的关系表达式;并利用扫描电镜分析了泥浆渗透带的微观结构,揭示了膨润土水化颗粒改性砂层孔隙结构的机理。（2）塑性混凝土防渗墙特性试验研究。通过单、三轴压缩试验和渗透试验,研究了橡胶颗粒粒径和掺量对塑性混凝土力学特性、变形特性和渗透特性的影响规律;提出了橡胶塑性混凝土弹性模量的计算方法;建立了橡胶颗粒粒径和掺量与塑性混凝土抗压强度和弹性模量的相关关系;构建了包含橡胶颗粒粒径和掺量因子的塑性混凝土本构模型和破坏准则;并对膨润土水化凝胶基体及其与水泥水化凝胶基体和橡胶颗粒粘结界面进行了微观分析,阐明了橡胶塑性混凝土优异变形性能的机理。（3）泥浆渗透带与塑性防渗墙互馈作用试验研究。利用自制堤基砂槽模型,通过天然堤基、含泥浆渗透带和塑性防渗墙堤基、竖向荷载作用堤基的渗透变形对比试验,研究了竖向荷载条件下,泥浆渗透带与塑性防渗墙的互馈作用及其对堤基渗透变形演化过程的影响;揭示了堤基渗透变形演化规律,阐明了竖向荷载、泥浆渗透带与塑性防渗墙对堤基渗透变形临界水力梯度和破坏水力梯度的提高作用;建立了临界水力梯度和破坏水力梯度与竖向荷载的关系表达式。（4）堤基泥浆渗透带与塑性防渗墙互馈机理数值模拟。采用数值仿真分析方法,模拟了堤基渗透变形试验,并与试验结果进行对比印证,研究了泥浆渗透带和塑性防渗墙在竖向荷载和渗流作用下的变形与应力响应,揭示了泥浆渗透带与塑性防渗墙的互馈机理。（5）黄河下游典型堤段塑性防渗墙工程应用。利用数值分析方法,对黄河下游典型堤段塑性防渗墙的工程特性进行分析,研究了含泥浆渗透带和塑性防渗墙的堤基,在堤前不同水位、塑性防渗墙不同位置等工况下的渗流变形,及在堤身竖向荷载和渗流作用下,泥浆渗透带和塑性防渗墙的变形与应力响应;阐明了泥浆渗透带与塑性防渗墙对典型堤段堤基渗透变形的预防作用和机理,为黄河堤基防渗措施提供了技术支持。

锁固型滑坡种类多样且分布广泛,由于锁固段具有聚能效应,一方面可以阻止土体下滑使边坡稳定,另一方面当其损坏后释放大量能量带来比普通滑坡更严重的破坏,使其成为边坡稳定性研究的重点对象。但目前在锁固支撑理论的研究中存在较多假设,特别是对于“支撑拱”式锁固型滑坡的锁固效应及其对边坡稳定性的影响方面尚未明确,同时对其表面裂缝演化规律的关注较少。因此本文以“支撑拱”式锁固型滑坡为研究对象,通过物理模型试验,研究该类滑坡表面裂缝演化规律、“支撑拱”演化规律及拱间距对其锁固效应的影响;基于土拱效应理论建立“支撑拱”受力模型,对其锁固效应进行理论分析;使用FLAC3D模拟物理模型试验中难以实现的条件,补充分析“支撑拱”锁固效应的影响因素。主要结论如下:（1）物理模型试验进一步验证了锁固结构对坡体的稳定性有较强的控制作用。相比无拱支座锁固结构的普通滑坡,该类型滑坡不会出现瞬间大面积崩塌现象,一定程度上减小了危害。（2）当“支撑拱”高跨比介于0~0.32,“支撑拱”锁固效应处于初始阶段;若高跨比介于0.32-0.47,“支撑拱”处于较强锁固效应阶段;若高跨比介于0.47-0.54,“支撑拱”锁固效应处于减弱阶段;若高跨比大于0.54,滑坡已完全失去锁固效应。据此对粉土地区“支撑拱”式锁固型滑坡稳定性评价及治理有一定指导意义。（3）拱间距为7cm试验组为本次试验最优拱间距,相比拱间距为9cm试验组最大阻滑效果提升20%。当滑坡拱间距大于最优拱间距时“支撑拱”锁固效应变弱,坡面变形破坏较大;当拱间距小于最优拱间距时虽然“支撑拱”锁固效应相似,但坡面挤压变形更严重;并在试验基础上推导适用于拱支座的最优拱间距计算公式。（4）“支撑拱”式锁固型滑坡裂缝演化具有规律性,其出现的时间及空间位置较为固定;按时间顺序分别为（1）后缘拉裂缝（2）羽状裂缝（3）拱支座附近横向裂缝（4）滑坡周界（5）拱支座向上延伸竖向裂缝（6）上坡向拱形拉裂缝。（5）当滑体速度大于1mm/s时,拱支座锁固段便失去锁固效应,当滑体速度小于1mm/s时,对锁固效应的影响较小。另一方面“支撑拱”锁固效应随着拱支座沿滑坡滑动方向错动距离的增大而削弱,且土体下滑出现偏流效应,但相比没有拱支座锁固段的滑体而言依然具有较好阻滑效果。

金坪子滑坡位于金沙江右岸,上距乌东德水电站坝址大约为900m,呈明显下凹的斜坡,总体积达6.25亿m^3 。滑坡共分为五个区,本文主要研究了Ⅱ区蠕滑滑坡。滑带土的强度特性与滑坡的稳定变形破坏行为是密切相关的,而对影响强度的因素进行研究可针对性地解决滑坡的变形失稳破坏问题。本文以金坪子滑坡Ⅱ区蠕滑滑坡滑带土为研究对象,采用直剪/残余剪切仪、环剪仪开展不同影响因素下滑带土抗剪强度变化规律的试验研究,并利用数值模拟软件对滑坡在不同工况下的变形特征进行了计算分析。论文主要取得如下研究结论与成果:（1）采用反复剪试验装置,研究了黏粒含量对滑带土特征强度变化规律的影响。结果表明:滑带土试样的抗剪强度随黏粒含量的增加呈现非线性降低规律,但降低幅度随正压力增大而增大;在一定含量范围内峰值内摩擦角、残余内摩擦角与黏粒含量呈线性负相关关系,而峰值黏聚力与残余黏聚力随黏粒含量增加呈波动性增大趋势,但在黏粒含量40%处出现一定幅度的降低。（2）利用环剪仪研究了滑带土的抗剪强度与滑动速率的关系,研究发现:在本次所选的剪切速率范围内,随着剪切速率的增大,试样的峰值强度增大,但残余强度变化很小几乎为零。（3）为了研究试样抗剪强度的恢复情况,采用在试样剪切至稳定残余状态的基础上改变剪切速率继续剪切的试验方法。结果发现:滑带土在残余稳定状态之后随着剪切速率的增大,残余强度均减小,其峰值强度较上一级剪切速率下的残余强度强度有一定程度的增大,但均在剪切一段位移后重新降低。（4）滑带土强度参数的变化会使滑坡体受力发生改变,运用FLAC^3D 模拟计算了不同工况下滑坡的稳定性,经过对不同工况下滑坡稳定性的计算得出:在影响滑坡Ⅱ区稳定性的因素中,最敏感的是滑带土的内摩擦角,其次是滑体的地下水位,最后是滑带土的黏聚力,建议金坪子滑坡Ⅱ区采取截排水的治理防护措施。