公路边坡施工期间在频繁遭受爆破振动作用影响的同时,还会经常承受降雨和水位升降变化的影响。目前常用的边坡规范中对边坡工程设计都是分开考虑爆破振动和地下水的作用,这也是导致一些新建或在建路基边坡破坏的原因之一。课题以土质路基边坡为研究对象,综合考虑爆破振动和地下水双重因素的影响下,揭示高速公路边坡的动态响应、灾害形式及特征,探讨边坡稳定性和破坏准则的界定方法。采用理论分析、现场监测、数值模拟和室内相似试验相结合的方式,开展了爆破振动荷载与地下水协同作用下土质路基边坡稳定性研究。课题前期研究是依托实际边坡工程,在对其物理力学参数试验测试的基础上,将其模型进行概化,利用Geostudio和Plaxis软件构建边坡模型,研究爆破振动荷载和地下水联合作用下边坡的稳定性及变形机制。通过不同地下水位下土质路基边坡稳定性的拟静力分析,揭示了地下水位对边坡位移、应力和安全系数的影响规律。研究发现水位较低时边坡最大变形位于边坡坡脚附近;随着地下水位的上升,坡面滑移面的深度和最大水平位移出现位置是不同的,当地下水位达到一定高度后,边坡稳定性的降低幅度会出现突变,且不同地下水位下边坡表现出不同的失稳模式。最后对影响边坡稳定性的主要控制因素(边坡黏聚力、内摩擦角、重度、爆破振动峰值加速度和地下水位高度)进行了正交实验分析,得出内摩擦角对边坡稳定性影响最大,其次为爆破振动峰值加速度、重度、地下水位高度和黏聚力。理论工作主要是基于极限平衡原理,推导了考虑爆破振动荷载影响时不同地下水位下土质路基边坡的临界水位计算公式,并提出了考虑爆破振动荷载影响的边坡临界地下水位简便计算方法。该方法避免了对复杂非线性方程的求解,大大简化了计算工作量。通过有限元方法计算了不同高度边坡在不同水位影响下的临界水位,与该方法计算结果进行对比,验证了简便计算方法的准确性。基于土质路基边坡不同水位的爆破振动现场试验,测取了沿着边坡高度方向不同位置的水平振动加速度、水平振动位移和水平振动速度,并对边坡监测点振动速度水平距离和竖向距离的衰减规律进行二元回归分析,确定了边坡振动速度的衰减关系式。运用土质路基边坡动力弹塑形时程分析,揭示了爆破振动荷载和地下水耦合作用下土质路基边坡的振动响应规律,得出随着地下水位的升高,土质路基边坡不同位置的振动加速度减小;随着地下水位的上升,土质路基边坡不同位置的振动位移逐渐增加,而振动速度减小;在相同水位和爆破振动条件下,沿着边坡高度方向振动位移和振动速度都是减小的。利用相似模拟理论建立了几何相似系数为1:10的试验模型,用相似小药量进行了多次模型爆破监测,研究了有地下水和无地下水时土质路基边坡在爆破振动荷载下的响应特征,探讨了有地下水和无地下水的土质路基边坡在爆破振动作用下的渐进性破坏机理,结果表明,无地下水时,在坡脚起爆,坡顶会出现明显的圆弧形滑移破坏,在坡脚和坡顶破坏最为严重;有地下水时,坡脚起爆后,坡脚在爆破振动波的作用下发生了拉裂破坏,而坡顶没有出现破坏,说明地下水加快了爆破振动波的衰减,使得边坡顶部破坏程度弱化。归纳拟静力分析、临界水位计算、爆破振动现场试验、相似模拟试验数据和借鉴前人的研究成果,演绎出一套结合永久位移的土质路基边坡爆破稳定性评价新思路,并提出了土质边坡爆破稳定性评价流程,建立了考虑爆破振动荷载与地下水耦合作用的土质路基边坡永久位移简便评价方法。通过此方法可以考虑爆破振动作用下动孔隙水压力对土质路基边坡永久位移的影响,将为边坡的稳定性评估提供参考。