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堆积层滑坡是指发生在第四系及近代松散堆积层的一类滑坡。它分布广、规模大、突发性强、危害性严重且具有很多与岩体滑坡不同的特点,在三峡库区滑坡中占有相当大的比例。随着外界条件的变化,比如降雨的发生、库水位的升降等,或随着边坡演化阶段的不同,边坡的物理力学参数是在随着这些因素的变化处在一个动态的变化过程中,由于物理力学参数的合理取值,是分析与评价边坡稳定性的基础,这也导致了边坡的安全系数的波动。因此,本文着手探明边坡物理力学参数的弱化规律并进一步分析其对边坡稳定性及变形的影响机制。
水对岩土体的弱化效应包括弱化化学效应、弱化物理效应及弱化力学效应,初步研究三者的独立与耦合作用机制,水的上述弱化效应必然会引起坡体物理力学参数(c、(o)、E和μ)的变化。本文首先明确了降雨与库水位升降时水分的入渗运动规律,在此基础之上,分别分析了水对不同类别岩土体强度参数c、(p)值的弱化规律,并列举了水对参数弱化效应的影响因素;同时开展参数的时空弱化效应规律研究;首次探究了边坡分阶段演化的本质原因,并分析了水在边坡分阶段演化过程中的作用;进一步应用渐进性破坏原理,在边坡的不同演化阶段,因边坡的破坏都有一个历时演化的过程,将边坡的破坏视为一种逐渐推进的破坏形式,在出现局部塑性后,坡体的应力出现重分布,颗粒挤碎磨细重组,强度可以再生,边坡不同演化阶段对应岩土体的应变软化曲线中的峰值强度与残余强度区段,因此需要在边坡其内部应力-应变及演化过程规律上确定不同阶段坡体物理力学参数的取值问题,在以上明确了c、(p)值变化规律的基础上,利用弹塑性力学“邓肯-张”经典非线性模型,进而推导出E、μ的响应规律。
在弱化效应规律的研究基础之上,本文采用强度折减法并运用有限元分析软件ABAQUS对概化的新滩滑坡模型进行了有限元模拟计算,通过正交试验分析了各参数对边坡安全系数、最大位移和位移方向率的敏感性大小,研究和确定了由于参数的弱化导致边坡在不同参数组合条件下其稳定性及变形的响应规律。并在此基础上,应用灰色关联度理论对所得到的结论进行了同步关联性分析,增强了结论的严密性。
物理力学参数的规律研究与合理取值,是极限平衡法或有限元法分析与评价边坡稳定性的基础,因此明确参数的弱化规律,同时在此规律的基础上进行该类边坡稳定性的进一步研究,对于科学预测并及时有效的采取合理防治措施具有重要意义。