● 题目 ●
Titlle
期刊：Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering
作者：Qianyun Wang a , Huiming Tang a b , Pengju An c , Kun Fang b , Biying Zhou a , Xinping Zhang b
年份：2024
●●● 摘要(Abstract)●●●
滑动带土体的强度决定了水库滑坡的稳定性。水位波动引起渗流场变化，渗流场既是滑坡的外部水文地质环境，也是滑坡的内部组成部分。因此，考虑渗流作用下滑动带的强度变化，与实际水文地质情况相符。为了研究不同渗流压力下滑动带土体的剪切特性，采用自行研制的仪器对 24 个试样进行了试验，观察了不同变形阶段的剪切强度并测量了渗透系数。在渗流剪切试验后，通过 X 射线和扫描电子显微镜（SEM）分析了剪切面上粘土矿物的组成和微观结构，以了解渗流对强度的耦合作用。结果表明，无渗流压力时，滑动带土体表现出应变硬化。然而，渗流的引入导致剪切强度显著降低，产生以三阶段过程为特征的应变软化。长期渗流作用使粘土颗粒软化，并将破碎颗粒输送到有效的渗流通道中，对内部结构造成持续破坏，降低了渗透系数。渗流压力的增加通过破坏滑动带土颗粒之间的咬合和摩擦力降低了峰值强度，带走了更多的粘土颗粒，导致土壤中形成架空结构，提高了渗透系数，降低了残余强度。内摩擦角对渗流压力变化的敏感性不如粘聚力。
●●● 图表(Figures)●●●
图 1.（a）中国三峡库区黄土坡临江 1 号滑坡（HTPLJ1）的位置。（b）巴东野外试验场（BFTS）的位置。（c）巴东野外试验场（BFTS）
图 2.（a）HTPLJ1 的典型地质剖面图。（b）滑动带剖面图。（c）采样点细节
图 4.（a）渗流剪切试验装置：（i）WDJ-300 直剪仪；（ii）定时记录电子秤；（iii）恒压泵；（iv）控制系统；以及（v）剪切盒；（b）剪切方向；以及（c）自行研制的渗流剪切装置：1. 上亚克力盒；2. 上剪切盒；3. 下剪切盒；4. 下亚克力盒；5. 透水石；6. 剪切面；7. 出水口；8. 进水口；9. 保鲜膜。图 4c 展示了图 4a 中（v）的细节
图 6. 带有 IM 层百分比结果的剪切试样的总体视图
图 11. 不同SP值下的剪切位移-剪应力曲线。(a)SP = 0 kPa，ρ = 1.9 g/cm³，(b)SP = 100 kPa，ρ = 1.9 g/cm³，(c)SP = 200 kPa，ρ = 1.9 g/cm³，(d)SP = 300 kPa，ρ = 1.9 g/cm³，(e)SP = 0 kPa，ρ = 2.0 g/cm³，(f)SP = 100 kPa，ρ = 2.0 g/cm³，(g)SP = 200 kPa，ρ = 2.0 g/cm³，(h)SP = 300 kPa，ρ = 2.0 g/cm³
图 14. 滑动带的三阶段剪切模型
图 17. 微观层面上颗粒与水入渗接触的降解机制：(a) 无入渗时粘土颗粒的初始剪切运动，(b) 有水入渗效应时粘土颗粒的剪切运动，(c) 长期入渗效应下粘土颗粒的剪切运动，(d) 入渗效应增强时粘土颗粒的剪切运动
●●● 结论(Conclusions)●●●
为了理解渗流-剪切相互作用如何影响滑动带土体强度变化的方式，进行了一系列渗流-剪切试验，并结合微观结构、渗透性和材料组成的多尺度研究。得出以下结论：
（1）在无渗流条件下，滑动带土体表现出明显的应变硬化效应。然而，在渗流条件下，观察到明显的应变软化现象，其特征为三个阶段，即端部区域变形、颗粒互锁和稳定剪切。
（2）在无渗流情况下，土体的内部结构主要决定其强度。当发生渗流时，渗透系数和强度受外部渗流压力的影响比受土体内部孔隙结构的影响更大。（3）长期渗流作用通过破坏胶结作用使粘土颗粒软化，并将破碎的颗粒输送到较小的通道中，导致内部结构持续受损并降低渗透系数。渗流压力增加导致滑动带土体的峰值强度降低，因为渗流拖曳力在破坏咬合力和降低土颗粒之间的摩擦阻力方面起着关键作用，从而导致应变软化和渗流引起的退化。
较高的渗流压力还增加了土体中的架空结构，增加了渗透系数，并通过带走更多的粘土颗粒（IM 层）进一步降低残余强度。在渗流压力变化方面，粘聚力比内摩擦角更敏感。尽管 HTPLJ 滑坡目前变形缓慢且总体稳定，但长期渗流作用将不可避免地导致滑动带的结构和强度在一定程度上退化。即使 HTPLJ 滑坡目前稳定且变形缓慢，但随着时间的推移，渗流作用最终将导致滑动带的强度和结构在一定程度上恶化。因此，密切监测 HTPLJ 滑坡的渗流场和变形并采取适当的预防措施以防止滑动带强度显著降低至关重要，因为这可能引发灾难性的水库滑坡灾害。
● 参考文献 ●
●●● References ●●●
Wang, Q., Tang, H., An, P., Fang, K., Zhou, B. and Zhang, X., 2024. Shear strength and permeability in the sliding zone soil of reservoir landslides: Insights into the seepage-shear coupling effect. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.
End
工程地质灾害与滑坡风险评估
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