【摘 要】
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三峡库区地质灾害频发,其中库岸、河岸涉水边坡的失稳破坏是三峡库区各类涉水工程施工建设中经常面临的难题。由于库岸、河岸涉水边坡通常由小粒径土和大粒径块石混合构成(简称土石混合料),涉水边坡力学模型并不能严格按照土质边坡计算,并且在库水位周期性升降作用下,土石混合料边坡将受到库水长期侵蚀的影响,土壤组构及结构发生改变,常表现为间断级配且细颗粒含量低,块石受载更容易破碎,对土石混合料强度产生影响,严重时
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三峡库区地质灾害频发,其中库岸、河岸涉水边坡的失稳破坏是三峡库区各类涉水工程施工建设中经常面临的难题。由于库岸、河岸涉水边坡通常由小粒径土和大粒径块石混合构成(简称土石混合料),涉水边坡力学模型并不能严格按照土质边坡计算,并且在库水位周期性升降作用下,土石混合料边坡将受到库水长期侵蚀的影响,土壤组构及结构发生改变,常表现为间断级配且细颗粒含量低,块石受载更容易破碎,对土石混合料强度产生影响,严重时将导致滑坡灾害的发生。研究土石混合料在库水升降周期性饱水作用下的强度劣化规律,对于补充相应的科学理论和指导工程实际应用具有一定的意义。万州区团石板滑坡属老崩滑堆积体,滑体物质主要由含块碎石土粉质粘土、碎块石土组成,具有典型土石混合滑坡特征。因此本文以重庆市万州区团石板滑坡处所取的库水位以下天然损伤土石混合料和坡顶未经过周期性饱水循环土石混合料为研究对象,对不同含石量、不同周期性饱水次数的土石混合料进行颗粒分析试验、常规三轴试验、SEM扫描电镜试验,开展土石混合料多尺度劣化研究,厘清了其劣化规律,并基于岩土破损力学建立了周期性饱水作用土石混合料劣化模型。本文的研究成果具有一定的科学意义和工程意义,主要研究成果如下:(1)土石混合料强度与周期性饱水次数密切相关,峰值偏应力随着周期性饱水次数增加而降低,并且在历经第1次饱水后,峰值偏应力显著降低。此外,建立了周期性饱水循环作用下土石混合料强度参数劣化演化方程,分析了周期性饱水次数N与抗剪强度指标黏聚力c和内摩擦角?的关系,并指出当N趋近于无穷时,土石混合料将风化分解为黏聚力c=0 k Pa、休止角α=e?0的淤泥土。(2)揭示了周期性饱水土石混合料的细观、微观劣化特征。周期性饱水循环导致土石混合料中细颗粒含量降低、特征粒径和不均匀系数显著增大,土石混合料试样的连续性越差,在高含石量中潜蚀作用导致的颗粒流失现象越明显。此外周期性饱水次数对微观参数有不同程度的影响,孔隙几何特征随周期性饱水次数增加而变化,排列愈杂乱无章,有序性降低,孔隙尺寸均匀性越差。(3)提出了改进的土石混合料的破损二元介质模型,验证了提出模型的可靠性。将土石混合料中块石和土体分别视为结构块和摩擦块,根据三轴试验获得的应力-应变曲线计算不同次数饱水循环、不同含石量土石混合料的破损率。
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