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滑坡作为影响人类生命与财产安全的重大地质灾害之一,其在我国三峡库区分布尤为广泛。因此,对滑坡失稳变形的机理展开深入研究具有重要的实际意义。滑带土作为滑坡的重要组成部分,是滑坡形成、发育、演化的关键控制因素。滑带土的强度参数是分析滑坡稳定性、进行抗滑工程设计所需要的重要参数,开展滑带土的强度特性与水-力相互作用研究对于滑坡灾害的防治具有重要的学术意义和指导价值。滑带土作为滑坡中力学性质最为薄弱的部位,如何基于其强度特性与水-力相互作用对滑坡的失稳变形过程进行科学精确的分析,是目前学术界和工程界共同关注的重大问题。本文针对黄土坡滑坡,依托国家自然科学基金重大项目“重大滑坡预测预报基础研究”以及国家重点研发计划项目“基于演化过程的滑坡防治关键技术及标准化体系”进行选题,依托黄土坡滑坡野外综合试验场,对黄土坡滑坡中的具有控制作用的重要次级滑坡临江1号滑坡进行全面系统研究。综合利用室内试验、理论推导及数值模拟等手段进行了基于滑带土强度特性与水-力相互作用的滑坡失稳机理研究。开展了室内环剪试验、微观结构试验、土-水特性试验、非饱和直剪试验和非饱和常含水率三轴压缩试验;根据试验结果和理论分析得到了适用于不同含水率下非饱和滑带土剪切变形特性的本构模型,建立了滑坡渗流场模型;运用数值分析手段对黄土坡滑坡失稳过程和内在机理进行了系统研究。主要研究内容与成果如下:(1)滑带土的残余强度特性研究。针对现场取得的滑带土试样,系统开展了环剪试验,以揭示滑带土在大剪切位移条件下的残余强度特性,重点关注了粗颗粒含量、含水率、剪切速率对于土体剪切特性的影响。结果表明滑带土在大位移剪切作用下表现出应变软化的剪切特性,等效内摩擦角随粗颗粒含量的增高和含水率的减小而增大,并与剪切速率呈负相关。此外,滑带土在剪切过程中的竖向沉降不仅与法向应力相关,同时也与土样粗颗粒含量、含水率、剪切速率有关。在试验基础上,针对黄土坡滑坡实际剖面利用反演方法推算出了滑带土的抗剪强度参数,并与试验结果进行了对比,表明对于获取滑带土的残余强度指标,环剪试验是一种较为理想的试验方法。(2)滑带土的微观特性研究。通过对环剪试验前后的剪切面开展微观观测与分析,得出含水率降低、粗颗粒含量增加会造成剪切面土颗粒磨圆度减小、孔隙率增大、定向程度减弱,粗颗粒含量增加增大,剪切速率增大会造成残坡积层滑带土定向程度减弱和泥化夹层滑带土的定向程度增强。从微观角度揭示了滑带土强度的发挥机制,并利用分形理论建立了滑带土残余强度的微观结构模型。结果表明剪切面土颗粒具有明显的分形特征,且滑带土的残余强度与剪切面颗粒的分形维数具有良好的二次函数正相关关系。(3)滑带土的土水特性研究。随着库水位的周期性变化,水库涉水滑坡体内部分区域处于饱和与非饱和的干湿循环状态。针对不同孔隙结构特征的重塑滑带土进行了全吸力范围下的各项土水特性试验,试验结果表明蒸汽平衡法、滤纸法和压力板法三种试验方法结合起来能够较准确地测出全吸力范围内的土-水特征曲线。初始孔隙比大致相同的土-水特征曲线,在低吸力范围内脱湿与吸湿曲线具有明显的滞回现象;孔隙比随着吸力变化的规律,不仅受到吸力大小的影响,而且还受到吸力历史和吸力路径的影响;由于吸力路径不同,孔隙比与饱和度之间并不是一一对应的关系,脱湿与吸湿路径存在着明显的滞回效应,接近饱和时趋近一致。用蒸汽平衡法测量吸力范围内的,不同吸力情况条件下,饱和度随着孔隙比的增加而增加,孔隙比与饱和度的关系具有近似线性关系。(4)滑带土的非饱和抗剪强度特性研究。研究了滑带土的非饱和抗剪强度和饱和度之间的关系,提出了非饱和滑带土抗剪强度公式。用(ua-uw)Sr s和(ua-uw)(S r-S rf)/(1-S rf)作为吸力应力σs的非饱和滑带土抗剪强度公式能大致反映出土的非饱和滑带土抗剪强度在全吸力范围内的趋势,用(ua-uw)Srf作为吸力应力σs的非饱和滑带土-抗剪强度公式预测的结果力受体积水量与弯液面水量之比的影响。用(ua-uw)(S r-S rf)/(1-S rf)作为吸力应力σs的非饱和土抗剪强度公式预测的结果会不受体积水量与弯液面水量之比的影响。(5)非饱和滑带土的剪切变形特性本构模型研究。基于剪胀方程和峰值状态的预测方法,类比于饱和土的Nor-Sand模型框架,得到了适用于不同含水率下非饱和压实滑带土剪切变形特性的本构模型,通过和试验结果的对比,验证了建议的模型能较好的模拟不同含水率下非饱和压实滑带土的峰值强度和剪胀特性。(6)黄土坡滑坡失稳变形过程及机理研究。根据现场地质调查,利用现场监测和数值模拟结合的方法,通过研究库水波动过程对滑坡渗流场及稳定性的影响,表明由水位变化所引起的失稳机理以静水压力为主导,滑带的稳定性系数在库水位变化期间会周期性地降到1以下,滑体继而将发生间歇性蠕滑。