烏東德小汊頭滑坡原位應(yīng)力狀態(tài)下滑帶土的力學(xué)特性試驗研究.pdf

1、對土的抗剪強(qiáng)度、變形特性、持水性能以及本構(gòu)關(guān)系等基本特性的研究是開展土的力學(xué)性能、進(jìn)行數(shù)值模擬的前提和基礎(chǔ),是研究邊坡失穩(wěn)及滑坡變形發(fā)生、發(fā)展等問題的出發(fā)點和落腳點。對在原位應(yīng)力狀態(tài)下土的特性研究來說,如何在現(xiàn)有的設(shè)備條件下最大限度的模擬實際情況,制定合理的研究方案獲得可靠的實驗數(shù)據(jù),對于工程的實際應(yīng)用和科學(xué)研究具有重大意義。
　　水庫蓄水運行后,庫水的調(diào)度極大的改變了庫區(qū)涉水邊坡的水文條件。庫水位的循環(huán)漲落,勢必會引起水面以下土

2、體內(nèi)部孔隙水壓力的循環(huán)變化。那么,該如何模擬土體內(nèi)部孔隙水壓力循環(huán)變化對土體變形產(chǎn)生的影響呢?滑坡在滑動破壞前,往往不是通過一次滑動就達(dá)到破壞,而是經(jīng)歷了多次的滑動變形,每一次變形過后滑坡都有一個應(yīng)力調(diào)整(應(yīng)力釋放)的過程,調(diào)整過后滑坡重新處于穩(wěn)定狀態(tài),如此經(jīng)過多次漸進(jìn)式的剪切直至最終達(dá)到剪切破壞。那么,又該如何模擬土體經(jīng)過多次循環(huán)剪切,最終達(dá)到剪切破壞呢?滑坡內(nèi)部的土體,不僅其水分是一個干濕循環(huán)的動態(tài)過程,而且其自身還承受著周圍土體的

3、固結(jié)壓力作用。那么,在進(jìn)行土體的持水性能研究時,是否應(yīng)該將干濕循環(huán)同固結(jié)壓力同時考慮呢?
　　以上的三個問題,都涉及到土體的原位應(yīng)力狀態(tài)。本文以上述問題為出發(fā)點,依托項目組的課題,以烏東德小汊頭滑坡滑帶土為研究對象,對其在原位應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)特性進(jìn)行試驗研究,以期得到土體在原位應(yīng)力狀態(tài)下的變形規(guī)律和變形方式,揭示土體的變形機(jī)理,為工程的實際應(yīng)用提供借鑒和指導(dǎo)。主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　1)設(shè)計和制定反映庫水循環(huán)加卸載的原

4、位應(yīng)力狀態(tài)下滑帶土的應(yīng)力-應(yīng)變試驗方案,用GDS三軸試驗儀開展了不同軸壓下烏東德小汊頭滑坡滑帶土在孔壓循環(huán)加卸載原位應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力-變形特性試驗研究,得出了滑帶土在庫水循環(huán)加卸載原位應(yīng)力狀態(tài)下的變形規(guī)律和變形機(jī)理。結(jié)果表明:循環(huán)過程中,土體的剪切應(yīng)變是一個臺階式、整體呈上升的趨勢,主要是因為土體在非等向壓縮應(yīng)力下,孔隙水壓的加載過程造成土體的凈平均應(yīng)力減小,從而使土樣接近臨界狀態(tài),土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到損傷。而土體的體應(yīng)變隨孔壓的加卸載是

5、一個循環(huán)的彈性變化過程。
　　2)用 Temper壓力膜儀開展了四種不同干密度下的滑帶土土水特征曲線試驗研究,以反映不同深度處的滑帶土的持水性能;用自主研制的多功能土水特征曲線試驗儀開展了滑帶土在固結(jié)壓力下的干濕循環(huán)持水性能試驗研究;得出了小汊頭滑坡滑帶土在原位應(yīng)力狀態(tài)下的持水特性。結(jié)果表明:在固結(jié)壓力作用下,土樣的持水性能隨壓力的增大而減弱,且隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增多而減弱。
　　3)設(shè)計試驗方案,模擬滑坡土體經(jīng)過多次漸進(jìn)式

6、的滑動最終剪切破壞的方式,用應(yīng)變式直剪儀開展了不同干密度下的滑帶土漸進(jìn)式剪切破壞試驗,得出了滑帶土在此種原位應(yīng)力狀態(tài)下的剪切破壞特征及機(jī)理。結(jié)果表明:經(jīng)過反復(fù)循環(huán)剪切(不達(dá)到其破壞強(qiáng)度)的試樣,其抗剪強(qiáng)度的峰值較未經(jīng)過循環(huán)剪切式樣的稍大,但試樣強(qiáng)度的發(fā)揮很快過程很短(較短的時間內(nèi)增長至峰值),土的彈性變?nèi)?、塑性增?qiáng)。
　　論文的主要貢獻(xiàn)及創(chuàng)新點:
　　1)制定反映庫水循環(huán)加卸載的原位應(yīng)力狀態(tài)下滑帶土的應(yīng)力-變形試驗方案,開展

7、模擬試驗,得出了在孔壓循環(huán)加卸載應(yīng)力路徑下土體的變形規(guī)律、變形方式及變形機(jī)理。目前進(jìn)行循環(huán)加卸載試驗的研究很多,但單獨進(jìn)行孔壓循環(huán)加卸載試驗的相對較少,由于循環(huán)加卸載試驗時間較長,本文每組試驗進(jìn)行了10次循環(huán),該項研究成果無疑為孔壓循環(huán)加卸載下的變形研究提供了寶貴的試驗數(shù)據(jù)和經(jīng)驗。
　　2)多數(shù)的循環(huán)剪切試驗,研究的是土體剪切破壞后的殘余強(qiáng)度,而很少模擬滑坡漸進(jìn)式剪切過程中的變形模式。本文模擬的是滑坡經(jīng)過多次漸進(jìn)式的剪切,最終達(dá)到