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本文以河南省邓州市境内的南水北调中线工程实践为背景,根据工程所在地区的膨胀土性质及降雨情况,分别选取典型的挖方段和填方段,按照未浸水和浸水两种工况利用有限元法分析边坡的稳定性。最后,根据工程所在地区的降雨规律对边坡的稳定性进行分析预测,这将对已经进入运营期的南水北调中线工程的运营管理有一定的意义。具体的研究内容分为以下几部分: (1)简要介绍了国内外对膨胀土的工程问题的研究,其内容主要包括膨胀土的判定、室内外试验方法、膨胀土的矿物成分及其工程特性和膨胀土改良技术及工程处理等方面。 (2)详细介绍了国内外边坡稳定性分析计算的发展史,阐述了目前工程上常用的两类分析计算方法:极限平衡法和数值仿真模拟计算法,并指出了在现有研究所存在的主要问题,如脱离了地质倾向、安全系数的定义不够明确等等。 (3)对南阳地区膨胀土的成因、胀缩性、矿物化学成分和压实特性等进行了试验研究;分析发现影响边坡失稳的内在因素有膨胀土的成因类型、土体结构和土质性质,外在因素有地形地貌、地下水和地表水的作用、气象条件和人类工程活动等。 (4)在运用有限元强度折减进行分析时,应综合考虑三种判据,且采用DP5屈服准则时的误差相对较小,为了使计算结果更精确应同时对粘聚力、内摩擦角、变形模量和泊松比进行折减。 (5)膨胀土边坡浸水后,按照体力的方式引入膨胀力,其塑性区总是出现在边坡的表层附近,易引起溜塌。 (6)通过对本工程所在地区的降雨规律进行统计分析,将边坡的安全系数与降雨强度相结合,采用马尔科夫预报技术,根据边坡在上一年的稳定状态来预测其下一年的稳定状态。