谭家湾滑坡含粗颗粒滑带土流变性质研究

发布时间：2020-07-11 08:50

【摘要】：为研究含粗颗粒滑带土流变性质对水库滑坡的影响,基于谭家湾滑坡的勘察成果和监测数据,分析了滑坡的变形特征;选取含粗颗粒滑带土原状试样开展三轴流变试验,研究了滑带土的变形及其强度。结果表明,含粗颗粒滑带土呈现瞬时弹塑性变形、衰减变形和稳态变形3个阶段,与滑坡宏观变形阶段具有较好的一致性;在荷载稳定阶段滑带土变形分为衰减变形和稳态变形,其变形趋势亦与水位稳定时滑坡宏观变形演化相吻合;含粗颗粒滑带土为典型的稳定流变材料,其变形阶段与不含粗颗粒滑带土相近,且含粗颗粒滑带土的强度参数具有显著时间效应,会对滑坡的长期稳定性产生不利影响。研究结果为滑坡变形预测及长期稳定性评价奠定了基础。
【图文】：

曲线,表面位移,曲线,滑坡变形

第35卷第6期田文:谭家湾滑坡含粗颗粒滑带土流变性质研究m。C1、C2两条裂缝变形规律基本相同，即当库水位骤降时，裂缝宽度快速变大;当水位稳定时，裂缝宽度依然不断扩大但变形速率较慢。"#"表面位移演化沿主滑剖面布置一条监测线，该监测线共有J01、J02、J03、J04、J05五个监测点，高程分别为112、133、162、210、239m，采用GPS监测滑坡地表位移。采用滑坡2013年2月～2015年12月的表面GPS位移数据开展分析，位移曲线见图1。由图1可知，滑坡变形宏观表现为快速变形、变形衰减和慢速稳定变形3个阶段。快速变形阶段，由于每次水位变化后引起滑坡体的渗流场发生变化，同时改变滑坡体内的应力场分布，从而引起滑坡变形迅速发展;滑坡变形衰减阶段，渗流场和应力场逐渐趋于稳定，滑坡变形速率逐渐减小;慢速变形阶段，滑坡渗流场和应力场基本稳定，滑坡变形平稳发展，滑坡处于缓慢、持续、渐进的变形过程，体现滑坡的蠕动特性。图1滑坡表面位移曲线Fig．1Displacementcurveofthelandslide"#$滑坡变形机理通过分析滑坡宏观裂缝和表面位移的演变特征，可知滑坡变形的外因为库水位的下降作用，内因则为滑坡土体的流变性质。一方面，滑坡在库水位急剧降低的过程中，其内部渗流场不断发生变化，从而导致应力场的变化;滑坡中前部直接与库水位接触，因此渗流场首先影响滑坡中前部变形，最终使得滑坡表现出牵引式变形特征，即滑坡前缘首先出现裂缝C2，其后在滑坡中部出现裂缝C1;同时滑坡表面位移监测数据也印证了滑坡变形由前向后发展的牵引式特点，即变形量级和变形速率均由滑坡前缘向后缘逐渐变小;另一方面，滑坡在库水位稳定期间，同样表现出持续渐进的变形特征，体现出滑坡土体特别是滑带土变形的时间效应。

曲线,轴向应变,时间变化,曲线

图2轴向应变随时间时间变化曲线Fig．2Strain-timecurve土体矿物颗粒产生破裂的量级，因此判断土体的流变机制主要由颗粒的相对位置移动引起［4，6］。试样荷载增加时，土颗粒由于荷载迅速增加发生空间位置的持续变化，尤其是与周围颗粒接触较少的土颗粒受到不平衡力较大，其不断发生移动和旋转以便使接触配位数增加，此时颗粒位置移动和旋转的幅度较大，宏观上表现为变形速率较快;随着土颗粒不平衡力的逐渐减少，颗粒空间位置调整的幅度亦逐渐减小，土体流变在宏观上的速度不断减小;当土颗粒的接触配位数多到试样内的稳定应力链形成，土颗粒位置仅发生微小的变化，其调整范围在整个试样内较为均匀分布，宏观表现为流变速率的稳定［3，4］。由此可知，流变的变形量级和速率与细观土颗粒的空间调整幅度密切相关，而颗粒的调整幅度与剪应力值有关。因此，土体的绝对流变量、流变速率和流变阶段划分均与剪应力值或剪应力水平相关。$#%滑带土长期强度由于土体流变阶段中未出现加速变形阶段，因此采用等时曲线法计算滑带土的长期强度。图3为不同围压下滑带土的等时曲线。由图3可图3流变试验等时曲线图Fig．3Isochronouscurveofcreeptest知，不同时刻的等时曲线簇表现为2种特征:①加载2h和4h的等时曲线表现为近线性，表明短时间内滑带土的时间劣化效应较弱;②从加载16h开始，随着加载时间的增长，各曲线之间的间距逐渐减小，等时曲线表现出明显的拐点，根据分级加载流变试验确定长期强度的研究［6］，曲线近似于双曲线形状，且出现拐点的应力水平由高到低逐渐过渡，表明随着时间增长滑带土劣化效应不断增强。图3中加载时间较长的等时曲线都具有明显转折点，该转折点标志着滑带土由于时间劣化效应已经发生了塑性

等时曲线,等时曲线,流变试验

旯凵系?速度不断减小;当土颗粒的接触配位数多到试样内的稳定应力链形成，土颗粒位置仅发生微小的变化，其调整范围在整个试样内较为均匀分布，宏观表现为流变速率的稳定［3，4］。由此可知，流变的变形量级和速率与细观土颗粒的空间调整幅度密切相关，而颗粒的调整幅度与剪应力值有关。因此，土体的绝对流变量、流变速率和流变阶段划分均与剪应力值或剪应力水平相关。$#%滑带土长期强度由于土体流变阶段中未出现加速变形阶段，因此采用等时曲线法计算滑带土的长期强度。图3为不同围压下滑带土的等时曲线。由图3可图3流变试验等时曲线图Fig．3Isochronouscurveofcreeptest知，不同时刻的等时曲线簇表现为2种特征:①加载2h和4h的等时曲线表现为近线性，表明短时间内滑带土的时间劣化效应较弱;②从加载16h开始，随着加载时间的增长，各曲线之间的间距逐渐减小，等时曲线表现出明显的拐点，根据分级加载流变试验确定长期强度的研究［6］，曲线近似于双曲线形状，且出现拐点的应力水平由高到低逐渐过渡，表明随着时间增长滑带土劣化效应不断增强。图3中加载时间较长的等时曲线都具有明显转折点，该转折点标志着滑带土由于时间劣化效应已经发生了塑性破坏。根据陈宗基等［7］的流变理论和滑带土等时曲线的特征，以曲线相距最近处作为t=∞时刻的等时曲线的拐点较为合理可靠。因此，可确定围压为100、200、400、600kPa时长期剪切强度分别为114、171、317、420kPa。综上所述，滑带土长期强度均低于瞬时强度，围压为100、200、400、600kPa时抗剪强度的长期值较瞬时值分别降低29．8%、32．9%、28．7%、34．2%。不同围压作用下滑带土的平均长期抗剪强度约为瞬时抗剪强度的48．6%。采用库仑－摩尔强度模型作为滑带土?

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