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秦巴山区土石混合体蠕变特性及工程应用研究

杨杰  
【摘要】:秦巴山区是一个地质条件极为复杂的地区,区内群山峻岭,沟谷交错,是地质灾害天然的孕育场所,多年来也是地质灾害频发地带,其中地质灾害类型以浅层土石混合体滑坡为主。本文采用现场调查、室内试验与理论分析相结合,分析了秦巴山区浅层滑坡的发展演化阶段,并对土石混合体滑坡的蠕变变形特征进行了总结。利用改装的大型压剪流变试验仪开展了不同影响因素下的土石混合体蠕变试验,揭示了其不同影响因素条件下的蠕变特性,并通过数值模拟的方法应用于工程实例分析。本文的主要研究内容及成果如下:1、根据秦巴山区浅层滑坡特征将该地区的浅层滑坡发展演化划分为四个阶段:表层卸荷阶段、加速风化阶段、风化堆积阶段、浅表层滑坡发生阶段,而蠕变变形贯穿于滑坡形成、发展、发生的整个过程,并在此基础上划分了边坡的蠕滑类型。2、以浅层滑坡主要的滑体物质土石混合体为研究对象,开展颗粒分析、含水率等基本物理性质试验,按粒径进行了人工配比试验,为后续做不同条件下的室内蠕变试验奠定了基础。重点针对不同含水率、不同粒径组、不同含石量等不同影响因素下的土石混合体进行了蠕变剪切试验,结果表明含水率对土石混合体蠕变影响较大,含水率越高蠕变增量变化越明显;不同粒径组和不同含石量蠕变变形特征各不同,其中5-10mm粒径组和含石量50%时的蠕变变形量最小,强度最高。3、在线黏弹性H-K模型的基础上,增加粘塑性元件建立六元件线粘弹塑性本构模型,用来描述土石混合体加速蠕变阶段的塑性特征,模型与实验数据相关性较好。4、采用有限元软件ABAQUS对滑坡进行了蠕变变形数值模拟分析,结果表明对于土石混合体浅表层滑坡最先产生塑性变形的区域位于坡顶处,随着时间的增长塑性区域沿着土岩接触面逐渐向坡脚扩展,这与实际浅层滑坡变形特征较为符合。


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