南方山区土石混填体力学性能及其高填地基稳定性分析方法

南方山区不同水作用环境影响下不同配比土石混填体力学性能及其高填地基稳定性分析方法尚缺乏系统研究，开展相关问题研究具有重要的理论与工程意义。本项目将首先通过大型三轴试验、大型直剪试验对不同水作用参量下土石混填体力学性能进行研究，获得不同配比土石混填体在不同水作用参量下的变形机理与强度变化规律，其次，综合运用正交试验优化设计技术、室内模型试验与理论分析对南方山区土石混填高填地基变形失稳机理进行研究，并通过模型推剪与压剪试验对土石混填体强度变形规律进行深入分析，然后，引进统计损伤理论，通过探讨土石混填体损伤模型、统计损伤演化模型和统计损伤本构模型，建立能综合反映不同配比、水作用参量下土石混填体应变软硬化、体积变化与残余强度特性的统计损伤本构模型，最后，基于数值分析方法与极限分析理论分别建立土石混填高填地基沉降与承载力计算方法，并编制能满足工程需求的稳定性分析软件。

土石混填体作为一种特殊的填料在地基和路基填筑中有着非常广泛的应用前景，但目前国内外与之相关的试验与理论研究却难以满足工程建设的需要。本项目首先综合考虑含水率、浸泡时间、干湿循环、含石量、岩性与土性等因素，基于正交设计方法开展了一系列土石混填体大型直剪试验与大型三轴试验研究，为此类受多因素、多水平影响的试验研究探讨出了一种新的思路，并确定出了不同因素对土石混填体的抗剪强度和变形机理有何影响及影响程度；其次，在特制的地槽内开展了不同水作用环境下的土石混填高填地基模型推剪和压剪试验研究，对其沉降变形机理、土压力分布特征、失稳破坏模式以及水的影响进行了深入分析；然后，引入统计损伤理论并假定土石混填体微元破坏服从Weibull分布，通过探讨其损伤模型与损伤演化模型，从而建立出了可反映土石混填体受力变形全过程的统计损伤本构模型，该模型不仅能够反映其应变软化的特征，还可以反映其残余强度变形特征；最后，基于上述研究成果与极限分析理论，分别建立出了土石混填高填地基的压实度检测、沉降计算和稳定性分析方法，通过相应的算例表明了这些方法的可行性与优越性，可用于指导相关的理论研究与工程实践。