冻结粘性土的变形分析

通过三轴压缩试验条件下冻结粘性土变形分析,发现冻结粘性土的体应变明显不为零,随荷载的变化而变化。加荷初期试样体积收缩。但随着荷载的进一步增大而变为膨胀;轴向应变则随偏应力的增大而磁大,表现出明显的粘塑性特征。应力－应变曲线上的准弹性段、屈服处和粘塑性段刚好分别对应体变曲线上的体缩段、体缩量大处和膨胀段。根据冻结粘性土变形曲线。给出了考虑体变形的应力－应变关系。     

考虑土体结构性的弹塑性软化模型

采用在原料土中掺入水泥的方法,人工制备试样模拟天然大孔隙结构性土。根据人工制备试样在不同应力路径下等应力比压缩试验结果,确定出结构性土体初始屈服面和初始屈服后塑性应变增量方向;另外,根据三轴排水剪切试验结果建立了土体屈服后硬化规律。在此基础上,提出了一个能够反映土体结构性的弹塑性应变软化模型,并用试验进行了验证。结果表明,所建模型能够较好地反映结构性土体的应力变形规律。     

三维弹塑性接触有限元滑坡稳定性分析

为了准确评价碎石土滑坡的稳定性,通过资料搜集整理和分析、现场工程地质调查与勘探和室内外的物理力学试验,采用三维弹塑性接触有限元算法计算碎石土滑坡的整体稳定性系数和分析滑坡的稳定性。研究结果表明,采用三维弹塑性接触有限元强度折减法计算碎石土滑坡的稳定性系数,可以考虑滑坡体的空间效应,使计算结果更加精确;在碎石土滑坡变形解体破坏过程中,在空间上滑体塑性应变和滑面上岩土体抗剪强度的发挥程度是不一致的;根据三维弹塑性接触有限元算法计算的滑面接触摩擦应力计算二维剖面碎石土滑坡稳定性系数的方法比较适宜于该类型滑坡稳定性的分析评价,能够比较客观、准确地反映滑坡所处的实际状态。      

秦巴山区富水公路滑坡监测分析及工程效果研究

滑坡的形成和发展往往与地表水和地下水活动相关,本文深入分析了秦巴山区十天高速某富水滑坡的成因机理,预测了公路开挖后滑坡的变形破坏模式并制定了相应的治理方案;通过施工期间监测资料分析及工程效果研究,验证了其变形破坏模式并总结了治理工程实施过程中滑坡各阶段变形特点。提出对于地下水来源丰富的大型覆盖层滑坡,其蠕变特性与黏性土的流变性及自身的应力状态有关,滑体中黏粒含量越高、塑性指数越大、含水量越高,土的流变性越强,滑坡蠕动变形越明显;该类滑坡仅采取支挡和地表排水措施难以有效控制其变形发展,需辅以泄水隧洞等地下排水工程,改变地下水渗流场,提高滑带有效应力,方可稳定滑坡;大型深层覆盖层滑坡即使采用抗滑桩等支挡工程进行预加固,随着开挖的加深,坡体应变能释放,将形成新的塑性区,滑面的发展遵循"渐进破坏"理论,逐步向下发展,治理工程需兼顾多层滑面的影响。     

秦巴山区富水公路滑坡监测分析及工程效果研究

滑坡的形成和发展往往与地表水和地下水活动相关,本文深入分析了秦巴山区十天高速某富水滑坡的成因机理,预测了公路开挖后滑坡的变形破坏模式并制定了相应的治理方案; 通过施工期间监测资料分析及工程效果研究,验证了其变形破坏模式并总结了治理工程实施过程中滑坡各阶段变形特点。提出对于地下水来源丰富的大型覆盖层滑坡,其蠕变特性与黏性土的流变性及自身的应力状态有关,滑体中黏粒含量越高、塑性指数越大、含水量越高,土的流变性越强,滑坡蠕动变形越明显; 该类滑坡仅采取支挡和地表排水措施难以有效控制其变形发展,需辅以泄水隧洞等地下排水工程,改变地下水渗流场,提高滑带有效应力,方可稳定滑坡; 大型深层覆盖层滑坡即使采用抗滑桩等支挡工程进行预加固,随着开挖的加深,坡体应变能释放,将形成新的塑性区,滑面的发展遵循渐进破坏理论,逐步向下发展,治理工程需兼顾多层滑面的影响。     

土的三重屈服面应力-应变模型与SMP准则的结合

土的三重屈服面应力应变模型在国内有一定的影响力,它把土的塑性应变分成3部分,每一部分对应一个屈服面,分别为压缩屈服面、剪切屈服面和剪胀屈服面,从而在一定程度上反应了土的基本特性。但它在由三轴压缩应力状态向其它应力状态转化时,塑性系数需要重新确定,比较繁琐。而SMP准则能合理反映土的破坏特性,在国际上有一定的影响力。借用应力变换三维化方法,通过把土的三重屈服面应力应变模型和SMP准则相结合,使得原有的模型在不做任何假设的条件下,采用统一的塑性系数,由三轴压缩应力状态简单地转化到一般应力状态,并且能够考虑应变的分叉特性,能合理地预测已有的试验数据。     

多重耗散函数率无关塑性力学在粘土模型中的应用

由于经典的塑性力学无法根据Drucker塑性公设从理论上证明非相关联流动准则,因而从连续介质热力学基本原理出发研究土的弹塑性模型。根据率无关塑性力学理论,通过Gibbs自由能和多个独立耗散函数,建立土的多重屈服准则及其流动准则,证明了屈服准则重数和独立耗散函数个数相等,分析了耗散函数形式对屈服准则和塑性流动准则的影响。分析了一簇新的能够同时考虑相关联流动准则和非相关联流动准则的粘土的Gibbs自由能和耗散函数的表达式,殷宗泽双屈服面模型是其特例,但新模型具有更为明确的物理含义,能考虑非相关联流动准则的情况。根据粘土室内实验选取了模型参数,并与实测应力-应变曲线进行对比,说明新模型可以模拟粘土的多重屈服面本构关系。     

基于广义塑性力学的黄土湿陷变形本构关系

分析了黄土湿陷变形的塑性特性,基于广义塑性力学原理建立了湿陷变形的增量本构关系。将增湿含水量作为内应力,应用常规三轴浸水试验拟合得出了湿陷体积屈服面和剪切屈服面,并且给出了黄土湿陷变形的起始屈服面。该模型能够反映湿陷性黄土在不同湿陷作用,即水和力的不同组合作用下的湿陷变形特性,考虑了湿陷体积变形和湿陷剪切变形以及球应力和偏应力对它们的交叉影响。     

粘土的变形、破坏和强度的一些问题

以往,土力学中计算土体变形应用的是弹性理论,土被简化为直线变形体.在稳定性分析中应用的是塑性理论,土体的强度的发挥与变形无关.这些不妥当的假定沿用了很长的时间,一直到电子计算技术应用于土力学,人们才可根据试验获得的土的应力～应变关系来计算实际土体的应力和应变分布,从而判断土体各点所处的状态是弹性平衡,还是塑性平衡,这种判定需要一个量标～抗剪强度指标.土的强度的确定,是个复杂的问题.它不仅与应力条件和排水条件有关,而且与变形密切关联,     

南宁膨胀土非线性流变模型研究

对南宁非饱和膨胀土进行一系列的加载-卸载固结蠕变试验,得到了不同含水率的膨胀土在不同应力水平下应变-时间曲线和不同时刻的应力-应变等时曲线簇。通过对膨胀土各阶段蠕变变形的分析,得到了膨胀土的固结蠕变是包含有黏弹性变形和黏塑性变形成分的非线性蠕变。采用模型流变与经验流变理论相结合的方法,将膨胀土的蠕变变形分成线性和非线性两部分进行分析,蠕变柔量和线性黏弹性模量随时间减小,而线性黏塑性模量随时间增大。结合膨胀土的线性黏塑性模型和非线性黏塑性经验模型,建立能够描述膨胀土非线性流变的黏塑性本构方程。根据试验所得数据,通过非线性拟合方法得到各模型参数,用该模型进行数值分析得到的理论与蠕变试验结果对比非常吻合。研究成果为实际工程提供了流变变形计算分析的可靠依据。     

考虑时间效应的泄流坡滑坡变形特征

泄流坡位于甘肃南部舟曲县境内,分布在坪定—化马断裂带上,属于典型的断裂带滑坡,断层不仅控制着滑坡边界,也影响着滑坡土体变形。通过现场调查取样并开展室内实验,获取滑坡土体物理力学参数。综合运用有限单元法基本原理,采用时间硬化Drucker-Prager土体流变本构方程,分析在构造应力场和重力场作用下,滑坡土体受力与变形,并与现场监测数据比较,研究泄流坡滑坡的变形特征。指出断层上、下断盘控制着滑坡体边界和走向,也影响边界接触区域土体变形。泄流坡滑坡土体流变变形在坡体中部最大,并在滑坡体上交替形成堆积区与拉裂区。计算结果表明泄流坡滑坡坡体最大流变变形滑移量目前稳定在0.3m·a-1,仍处于稳定蠕滑状态,流变变形占全年滑动变形的8.36%。指出泄流坡坡脚堆载反压对于泄流坡坡体整体变形影响较小,但可以显著缓解S313公路路基变形。     

白龙江流域坪定-化马断裂带滑坡特征及其形成演化

沿坪定-化马断裂带发育数个大型或巨型滑坡。这些断裂带滑坡特点明显,成因类似,各滑坡一般发育多个次级滑坡体,滑坡岩土体由次生黄土、断裂带强风化带、断裂破碎带组成,具双层或三层结构。滑坡总体顺断裂走向下滑,历史上曾多次活动。近年来变形监测资料表明,断裂带滑坡目前处于匀速蠕变阶段,表现为蠕滑→拉裂（塑流拉裂）→次级滑坡体启动下滑的特征。它是在断裂活动、地震、降雨、人类工程活动等内外动力耦合作用下形成的,坪定-化马断裂的长期活动为滑坡形成提供了前提条件,断裂带的岩土体性质是滑坡长期活动的物质基础,而降雨、地震、坡脚开挖等是滑坡体失稳下滑的主要诱发因素。因而,有必要进一步研究断裂带滑坡在内外动力耦合作用下的成灾机理,为滑坡灾害防治预警提供科学依据。     

甘肃天水地区强降雨诱发黄土-泥岩滑坡机理实验研究

在甘肃天水地区每年由降雨诱发的黄土-泥岩滑坡灾害事故很多,给当地人民生命财产造成巨大损失。为探索该类斜坡的滑动破坏过程与机理,在野外地质调查、工程地质钻探及岩土体力学测试的基础上,通过室内大型物理模型实验,研究“上部黄土+下部泥岩”二元结构类型斜坡在强降雨作用下的动态变形演化过程,揭示该类斜坡的破坏机理和破坏模式。结果表明:强降雨作用下斜坡变形破坏以滑动破坏为主,水分的作用主要表现为增加土体自重、引起土体强度降低、降低结构面的抗滑力、产生孔隙水压力及降低有效应力等几个方面,斜坡的破坏模式则主要表现为坡肩侵蚀→微裂隙产生、发展、贯通→斜坡局部滑动破坏→斜坡整体滑动破坏。研究结果对天水地区该类滑坡的早期识别有重要的参考意义,可为该类滑坡的防灾减灾提供科学依据。     

考虑非饱和土基质吸力的丁家坡滑坡变形机制及稳定性评价

丁家坡滑坡位于云阳县黄石镇中湾村,对拟建的云阳—开州（云开）高速公路安全具有潜在的威胁。为了查明丁家坡滑坡特征,开展了野外工程地质测绘、钻探与试验测试,采用Geo-studio完全耦合计算模式分析了不同降雨工况下滑坡渗流场、应力场、位移场的变化,考察了基质吸力在滑坡稳定性评价中的作用,并计算了不同降雨历时、降雨强度下滑坡的稳定性系数。结果表明:（1）丁家坡滑坡的斜坡地形、松散的岩性、潜在的临空面等因素决定了滑坡的形成与发育,坡体渗透性较好,降雨作用激励滑坡的变形,目前该滑坡处于蠕滑阶段;（2）降雨入渗后,坡体孔隙水压力增加,基质吸力减小,有效应力和抗剪强度降低,在土-岩界面形成剪应力集中,产生应变和位移,滑坡变形破坏;（3）高强度短历时的降雨使坡体浅层迅速饱和,易形成浅层滑,低强度长历时的降雨使坡体浸润较深,易造成深部滑动,其潜在滑动面主要为土-岩界面;（4）在非饱和状态下土体基质吸力对滑坡的稳定性具有重要影响;（5）目前滑坡处于基本稳定状态,一旦发生降雨,滑坡稳定性将降低,降雨历时越久、降雨强度越大,滑坡越易失稳。相对于滑坡Ⅱ区,滑坡Ⅰ区对云开高速公路安全的影响更大,应该重点对滑坡Ⅰ区进行防护治理。该研究可为工程设计、施工及滑坡的预警预报提供依据。     

含软弱夹层库岸复杂滑坡体形成机制

黄土坡复杂滑坡体形成机制研究对滑坡稳定性分析非常重要。通过地层对比并考虑软弱夹层的发育特征建立了巴东城区黄土坡斜坡原岩结构模型,斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体中软弱夹层发育密集,可与黄土坡滑坡深部多级滑带对应。数值模拟计算表明,斜坡在形成演化过程中斜坡前缘巴东组第三段上亚段岩体出现了明显的剪应变集中分布,变形深度与斜坡临江I号崩滑堆积体厚度基本一致,可见斜坡岩体结构和斜坡演化过程的应力应变特征控制了临江I号崩滑堆积体的形成。三峡水库蓄水后会加剧滑坡体的剪切变形,泥化夹层的存在容易诱发深层滑坡。      

青海上湾特大型红层老滑坡体形成机制研究

青海上湾特大型老滑坡体是一个典型的多期次第四系上更新统黄土与新近系贵德群泥岩切层旋转滑坡,滑动面主要位于新近系贵德群泥岩内。在充分利用现场滑坡勘查和钻探试验所获取资料的基础上,通过对滑坡堆积物中的关键层（黄土状土和砾岩堆积物）与泥岩堆积物的空间位置组合关系的研究,以及对老滑坡体底滑面的形态和黄土状土顶部的淤泥（堰塞湖湖积物）的分析,确定了上湾特大型老滑坡体主要经历了两次规模较大的滑动。利用地下水动力学的理论,计算出两次滑动前的地下水位,并建立了分析滑坡变形与破坏机制的数值模型。综合区域新构造运动特点、地下水位的动态变化、新近系贵德群泥岩在饱水状态下力学强度显著下降的特征以及FLAC3D数值模拟结果,得出老滑坡体第1次滑动主要是由于河流下切作用引起,并给出了河流下切过程中坡体变形的3个阶段。第2次滑动是由于第1次滑动后,斜坡临空面变陡,坡脚剪应力进一步集中,且在其前缘形成一个堰塞湖,导致地下水位上升软化泥岩而发生的累进性牵引滑动。     

Residual-state creep of clastic soil in a reactivated slow-moving landslide in the Three Gorges Reservoir Region,China

We study the creep properties of clastic soil in residual state. The intact samples are taken from a reactivated slow-moving landslide in the Three Gorges Reservoir Region, China. Firstly, the patterns of the landslide movement are analysed based on recent monitoring data, which indicate that the soil within the shear zone is undergoing two deformation processes: a creep phase, characterised by different creep rates, and a dormant phase. We then study the creep behaviour of the soil samples through a series of ring shear creep tests under various shear stress conditions. The creep response depends strongly on the ratio of the shear stress to the residual strength, and the normal effective stress, whereas the creep rate decreases due to strength regain. The long-term strength of the clastic soil is close to the residual strength. Therefore, the residual strength obtained from conventional shear test, which is less time consuming than creep test, can be used in long-term stability analyses of creeping landslides.     

工程开挖活动诱发堆积层滑坡变形机理及加固效果分析

位于川西高原雅砻江两河口水电站库区的杜米村移民安置点由于切坡建房,诱发后山斜坡强烈变形,威胁移民安置点和S220省道安全。首先,基于现场调查、测绘、钻探、槽探等勘查手段,查明了滑坡发育的工程地质条件和变形特征;通过对滑体和滑带土开展室内直剪、反复剪试验,以及对滑床基岩进行抗压强度试验,结合反分析,合理确定了滑坡稳定性计算参数。然后,采用有限元程序Phase2建立滑坡数值计算模型,模拟再现了滑坡在开挖前、开挖后、降雨后的应力、变形特征和稳定性变化过程,在此基础上分析了滑坡的变形机理。研究认为：不良的地形地貌、地质结构和地下水是滑坡发生的内在因素,坡脚开挖是滑坡变形启动的诱发因素,后期持续降雨入渗是滑坡变形加剧直至失稳破坏的直接因素;开挖导致滑体前缘抗滑力降低、滑带和开挖边坡坡脚产生剪应力集中是滑坡变形启动的力学机制,而饱水和持续剪切变形导致滑带土强度不断衰减接近饱和残余状态是滑坡变形加剧的本质原因;滑坡的变形破坏模式为牵引式蠕滑-拉裂。最后,采用有限元强度折减法对加固治理后的滑坡稳定性进行了计算分析。结果表明：天然条件下滑坡变形主要出现在桩后填土,降雨条件下变形范围扩大至强变形区,地震条件下变形范围进一步扩大至整个滑坡范围;三种工况下滑坡的稳定系数均能达到设计要求,表明加固设计方案和工程结构参数是合理的。研究成果可为类似滑坡工程案例的机理研究及防治提供参考。     

低速缓动滑坡滑带土剪切蠕变特性

滑带土的蠕变特性对低速缓动滑坡的形成演化过程起着控制性作用。本文选取典型的低速缓动滑坡—二庄科北区滑坡的滑带土为研究对象,在不同正应力水平作用下,通过对该滑带土的饱和试样进行直剪蠕变试验,研究了它的剪切蠕变特性。结果表明:该滑带土具有明显的蠕变特性,均包括瞬时变形、衰减蠕变和稳态蠕变3个阶段;随着剪切荷载的增大,衰减蠕变阶段及瞬时变形阶段的变形量均增大,衰减蠕变持续时间更长;其等时应力—应变曲线呈现出非线性特征,且曲线具有明显拐点;在长期荷载作用下出现强度损失,且正应力越大,强度损失越大;随着时间增大,衰减蠕变阶段的剪应变率越来越小,且剪应力越大,剪应变率越大;在蠕变破坏前的阶段,剪应变率随正应力增大而减小,即滑坡埋深越深,滑速越慢。