随着我国高速铁路网密度不断增大,高铁建设不可避免地会通过特殊土地区。硅藻土由于具有节理发育、含水率高、压缩性大、易崩解等特性,其工程性质极差,且目前国内外对硅藻土边坡稳定性问题研究较少,干湿交替和列车动荷载作用下的硅藻土边坡稳定性研究成为亟需解决的问题。为研究干湿交替作用下硅藻土边坡的失稳机理和动荷载作用下边坡的动态响应规律,并有针对性地提出合理的防护措施,本文进行了以下工作:(1)采用室内试验方法,研究硅藻土的基本物理性质和水理性质;(2)利用现场自然硅藻土边坡试验和防护边坡试验,研究干湿交替和列车动荷载作用下边坡响应规律及防护效果;(3)利用Geo Studio对硅藻土边坡进行非饱和/饱和渗流及稳定性分析研究。本文研究成果如下:(1)室内基本物理性质和水理性质试验研究表明,浙江嵊州地区硅藻土属于粘土大类,处于硬塑—可塑状态;该地区硅藻土具有高含水率、低密度、高孔隙比、高塑性指数的特性;该地区硅藻土日照失水后出现裂隙甚至碎裂,遇水迅速崩解,耐崩解指数达3.1%～15.3%,工程应用中需特别注意此问题。(2)观察现场硅藻土边坡裂隙发展过程表明,经过5个月24天的干湿交替作用,1:2自然边坡和1:1.5自然边坡裂隙宽度达到10～25mm,深度达到40～60cm。硅藻土边坡表面破坏主要是因为干湿交替作用引起表层土体开裂,降雨进入裂隙加剧开裂进程,随着时间的推移,裂隙逐渐加宽加深,导致边坡浅表层土体由整体变为大块土体,再到小块土体,最后在降雨作用下堆积至坡脚。因此有必要对硅藻土边坡进行适当的防护,隔绝大气对硅藻土边坡表层产生的干湿交替作用,避免原状硅藻土产生含水率梯度,防止硅藻土边坡表层出现裂隙。(3)现场硅藻土边坡试验结果表明,1:2自然边坡坡顶表面水平位移为25.7mm,坡脚表面水平位移为5.7mm;1:1.5自然边坡坡顶表面水平位移为51.3mm,坡脚表面水平位移为6.93mm;1:2拱形骨架防护边坡降雨后坡顶表面发生水平位移3.7mm,坡脚表面发生水平位移4.9mm。相比较而言,防护边坡水平位移明显减小,降雨后水平位移初步稳定,防护后边坡整体性更强,采用拱形骨架防护硅藻土边坡初步效果较好。为减少大气对硅藻土边坡表层产生的干湿交替作用,建议两布一膜覆盖硅藻土边坡,其上采用拼装式拱形截水骨架内空心砖客土植草灌防护。动荷载作用下,拱形骨架防护边坡各位置加速度响应均小于1m/s~2,可不考虑动荷载对边坡的影响。(4)现场锚杆拉拔试验结果显示,硅藻土由于含水率较高,采用湿钻钻孔导致硅藻土软化,力学性能降低,灌浆后锚杆无法与周围土体形成足够的粘结强度,拉拔力不满足设计要求,而采用干钻钻孔施工工期太长,故不建议使用锚杆框架梁防护硅藻土边坡。(5)利用Geo Studio数值分析结果显示,降雨加大了硅藻土坡体内的湿度场,裂隙使得土体更快达到饱和状态,降雨和裂隙都使边坡安全系数降低,但降低幅度较小;考虑裂隙引起的强度衰减后潜在滑移面明显向边坡表层移动,边坡更加趋向于浅层破坏,安全系数大幅度降低,可见硅藻土边坡出现裂隙导致其强度大幅度下降,是影响边坡稳定性的主要因素。总体上,硅藻土边坡破坏主要由日照失水造成的裂隙引起,降雨导致其变形破坏,强度衰减是安全性降低的主要因素,采用拱形骨架内空心砖客土植草防护硅藻土边坡具有较好效果。建议覆盖两布一膜进行优化,其上采用拼装式拱形截水骨架内空心砖客土植草灌防护。本论文研究成果可以为理解硅藻土边坡破坏机理和完善防护措施提供一定参考。