Extension mechanism and failure mode investigation on a fissured loess slope induced by loading
01摘要
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不同地层、不同尺度、不同来源、不同类型的黄土结构面在黄土边坡中广泛发育，对边坡的结构、水力学特性、破坏规律和变形破坏模式具有重要的控制作用。中国黄土高原实施了一系列重大工程项目。这些工程形成了许多黄土边坡，易受荷载破坏。然而，堆载黄土边坡的破坏机制，特别是结构面对边坡破坏的影响尚不清楚。因此，在对黄土结构面特性调查分析的基础上，开展了大型模型试验，系统研究了黄土滑坡在荷载作用下的变形过程和破坏机制。分析了边坡的土压力分布、塑性状态和变形特征，揭示了结构巷对边坡破坏的影响。结果表明:结构面的存在改变了黄土边坡的应力场，在结构面周围形成优先屈服区，使结构面更容易成为潜在的滑动面;x、z方向土压力的不同增加是导致结构面延伸角变化的主要原因。剪切带的扩展呈现典型的“双滑移面”结构。黄土边坡在荷载作用下的破坏过程可归纳为结构面扩展、剪切带萌生、剪切带渗透和滑动破坏四个阶段。
02图表
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03结论
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采用大尺度模型试验研究了黄土边坡在荷载作用下的应力分布、变形特征、剪切带演化过程及破坏模式。值得注意的是，该研究揭示了结构平面的关键影响，并分析了结构平面的延伸机理。得到以下结论:
1. 结构平面的存在导致周围土体的土压力明显高于其他位置，特别是结构平面尖端。在相同的上覆荷载作用下，高水平的土压力保证了结构面周围的黄土优先屈服，使结构面更容易成为潜在的滑动面。
2. 堆载会在多个方向上引起显著的附加应力响应。黄土边坡在x、z方向上的变形模式分别为横向胀形和纵向压实。
3. x方向和z方向土压力增加的不同是结构面延伸角变化的主要原因。在荷载作用下，剪切带的扩展呈现典型的“双滑移面”结构。
4. 根据断裂机理的基本原理，计算了结构面尖端的应力强度因子。给出了裂纹扩展起始角的计算公式。
5. 模型试验表明，荷载诱发的黄土滑坡具有明显的破坏特征。破坏过程可归纳为结构面扩展、剪切带起裂、剪切带侵蚀和滑动破坏四个阶段。
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