三峡库区典型库岸滑坡土石混合体剪切力学特性研究

摘要

土石混合体是人类工程活动中，尤其在岩土工程领域更是经常碰到而又必须妥善处理的地质载体。其力学特性既不同于岩体又不同于均质土体，现阶段由于缺乏对这种地质载体力学特性的认识，而导致工程潜在问题的存在。本文利用原位剪切试验和室内试验、三维数值模拟试验对三峡库区典型库岸滑坡土石混合体剪切力学特性进行初步研究。
　　（1）土石混合体原位剪切试验研究。通过三峡库区库岸土石混合体滑坡地质考察，确定出典型库岸滑坡和试验点，根据试验方案进行土石混合体原位剪切试验研究。
　　（2）土石混合体室内试验研究。对原位剪切试验点的土石混合体进行取样，运回实验室，对不同试验点的土石混合体进行室内剪切试验，并测出颗粒级配、天然密度、含水率，分析滑坡土石混合体抗剪强度受哪些因素的影响。最后对比分析两组抗剪强度参数。
　　（3）开发出土石混合体随机细观结构模型程序。通过ANSYS软件的二次开发工具APDL和UPFs，对ANSYS进行二次开发，开发出可以快速建立二维和三维随机细观结构模型，并能对其快速进行网格划分的程序。随机细观结构模型程序考虑了土石混合体试样边界尺寸、土体和石块密度、含石量、土/石阈值、分维值等参数。
　　（4）对土石混合体原位剪切试验进行三维数值模拟研究。利用开发的程序，建立土石混合体三维随机细观结构模型，导入flac3D软件对原位剪切试验进行三维数值模拟研究，分析土石混合体试样的剪切力学特性和变形破坏特征。
　　（5）对白家包滑坡进行稳定性分析。利用剪切试验结果参数，采用有限差分法和强度折减法对白家包土石混合体滑坡进行了稳定性分析，证明了对白家包进行原位剪切试验是具有重要意义的。

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1绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3研究不足和需要完善之处

1.4本文研究内容

1.5本文技术路线

2土石混合体理论

2.1土石混合体概念的提出

2.2土石混合体理论中的几个概念

2.3本章小结

3土石混合体原位剪切试验研究

3.1试验方案

3.2八字门滑坡原位剪切试验研究

3.3白家包滑坡原位剪切试验研究

3.4树坪滑坡原位剪切试验研究

3.5本章小结

4土石混合体室内剪切试验研究

4.1八字门滑坡室内剪切试验研究

4.2白家包滑坡室内剪切试验研究

4.3树坪滑坡室内剪切试验研究

4.4土石混合体抗剪强度影响参数研究

4.5土石混合体抗剪强度参数的讨论

4.6本章小结

5土石混合体的细观结构模型

5.1 随机细观结构模型生成基础

5.2单个石块的随机生成

5.3随机细观结构模型程序开发实现过程

5.4程序及模型介绍

5.5本章小结

6原位剪切试验数值模拟研究

6.1试验数值模拟方案

6.2原位剪切试验数值模拟结果分析

6.3剪切应力与剪切位移关系曲线特征

6.4本章小结

7工程应用

7.1白家包滑坡计算模型

7.2 计算工况及材料参数

7.3有限差分计算结果及分析

7.4本章小结

8结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

后记

附录