非饱和花岗岩残积土粒间联结作用与脆弹塑性胶结损伤模型研究

非饱和花岗岩残积土主要为铁质胶结,遇水后强度急剧降低,结构性强,显示出脆弹塑性损伤破坏特点,其粒间联结作用正是其结构性和脆弹塑性损伤破坏的核心问题。论述了非饱和土的粒间联结作用,将其分为接触联结和非接触联结两类,这两种联结在粒间相互作用上都表现为吸力的作用,即由湿吸力、可变结构吸力组成的粒间吸力。非饱和花岗岩残积土铁质胶结为主的接触联结作用,加上其砂粒、黏粒等各级粒度成分混合,致使粒间联结作用遇水或扰动后变化大,导致力学性质上的脆性显著。通过理论推导,给出了可变结构吸力与土体堆积方式、干密度、孔隙比、含水率/饱和度的定量计算公式,并由试验验证了计算公式的合理性。进而从游离氧化铁胶结是非饱和花岗岩风化残积土显示脆弹塑性的根本原因出发,基于堆砌体模型思想,采用孔隙比与结构脆性参数构建损伤过程函数,建立了可反映非饱和花岗岩残积土脆弹塑性胶结损伤的理论模型,通过试验验证表明,所建模型能很好地反映非饱和花岗岩残积土特有的应力-应变关系,从理论上较好地解释了花岗岩残积土遇水或扰动后易破坏的机制。     

降雨条件下堆积层滑坡体滑动机制分析

以某物流园区堆积层滑坡体为例,分析了地质结构特征及滑坡类型。在此基础上,运用非饱和土力学方法,分析了滑坡体在降雨条件下的动态稳定性特征,揭示了滑动机制及原因,认为滑坡体位于坡面凹槽处,地形较陡、表面堆积层结构松散、强度差,为滑坡形成提供了便利条件;随着降雨持时的增长,降雨沿堆积体表面的裂缝入渗,在土-岩接触面上汇流贯通,形成滞水,降低了滑面土体的力学性质,产生动态浮托力,同时雨水不断充填裂缝和软弱结构面,产生顺坡向的动态扩张力,使张裂缝扩大,加剧堆积体的变形,促使其发生滑动。     

非饱和红黏土的强度特性研究

红黏土是一种富含胶结作用物质的塑性黏土,与普通黏性土相比,红黏土的强度特性更为复杂。通过直剪仪对不同含水率和不同含丙三醇溶液的重塑红黏土进行了抗剪强度试验,发现红黏土的强度、黏聚力随着溶液含量的增加出现了“双峰”值现象,且内摩擦角基本保持不变,用丙三醇溶液替代水溶液配制的土样其强度有了明显的降低。结合核磁共振仪对红黏土试样的孔径分布研究情况,基于Bishop提出非饱和土的有效应力原理,探讨了非饱和红黏土的强度随含水率变化出现“双峰”现象的影响机制,认为红黏土本身孔径大小分布特征起了非常重要的作用。     

降雨条件下大型滑坡体渗流稳定性分析

西南高山峡谷地区,大型滑坡体分布广泛,降雨作用下极易产生失稳。古水水电站争岗特大型滑坡堆积体方量高达4 750×104 m3,存在多处厚度超过50 m 的超深层滑坡。2008年强降雨导致滑体变形再次启动并加剧,依据野外勘测,首先对地质结构和水文条件进行了分析,基于此对降雨入渗机制和稳定性现状开展了定性评价,认为降雨引起了滑体材料强度降低,整体处于沿贯通底滑面蠕滑变形的状态,须开挖加固治理。其次,运用饱和非饱和渗流理论,对降雨条件下滑体开挖治理前、后渗流特性进行了定量研究,揭示了入渗引起滑动变形的动态机制,并对稳定性和治理措施进行了评价,提出了有效的排水措施。结果显示,入渗引起土体饱和,形成浸润线并出现滞水现象;治理前滑体局部和滑带处滞水严重,雨停4 d后,滞水层厚度最高达6 m,此时稳定性最差;治理后滞水层明显减小,稳定性显著提升。其结果真实地反映了滑体稳定性现状与规律,与现场勘查相吻合。治理措施亦有显著效果,依据滞水层分布位置,提出相关排水措施,更有利于保持其稳定性。研究成果可为类似工程问题提供有意义的参考。     

非饱和裂隙岩体渗流的统计模型研究方法

常规方法研究非饱和裂隙介质往往采用宏观连续体的概念,然而现场试验证明,非饱和裂隙岩体中的渗流具有相当的非均质性。天然裂隙岩体的非饱和渗流是发生在三维裂隙网络中的多场非等温流,要在不完整的信息基础上刻画和表现介质的不均匀性,通常借助随机模拟的手段。将三维裂隙系统近似为概化的二维非均匀多孔介质的二维平面裂隙。采用模拟退火法将取自各种来源的信息资料通过建立适当的目标函数汇集至模型之中,以此模拟裂隙的空间特征。     

降雨条件下酉阳大涵边坡滑动机制研究

以某厚堆积层滑坡为例,基于非饱和土力学理论,利用有限元方法,对雨水入渗条件下坡体的渗流及动态稳定性进行了计算和分析,研究了水分在坡体内的运移对边坡稳定性的时间效应。结果表明：边坡堆积体结构松散,土体强度差,边坡前缘坡降大,坡脚的开挖,为滑坡形成提供了便利条件;强降雨条件下使得坡脚附近首先发生变形失稳,牵引坡体后缘产生张拉裂。雨水沿坡面入渗,在坡体内形成渗流场,弱化岩土体参数,同时坡面形成饱和径流,使滑坡体前缘产生向下的渗透力,促使前缘坡体发生滑动,进而引发分级坡体产生滑移;强降雨初始阶段,滑坡体安全系数降低较快,很容易发生滑坡。该研究揭示了降雨入渗诱发厚堆积层边坡滑动机制,并以此建议采取以截、排、堵措施对边坡进行排水,同时设置嵌岩锚索抗滑桩及进行削坡清方措施对边坡进行综合治理,通过稳定性计算,效果良好。