湘南红层滑带土直剪蠕变特性及长期强度试验研究

摘要

大量边坡工程表明：边坡失稳部分由滑动带的剪切蠕变破坏造成，因而研究其滑动带的剪切蠕变特性和其长期强度尤为重要。红层呈软硬互层的特点，软弱夹层是其滑带土形成的物质基础，当软弱夹层的含水量变化时对边坡稳定性影响非常明显。湘南红层边坡常因为人工开挖及排、防水处理不当，导致失衡形成滑坡。对滑带土的流变特性及长期强度已有许多科研工作者做了大量的研究工作，但专门针对湘南红层滑带土剪切蠕变特性的研究报告尚不多见。本文通过对湘南某红层滑坡滑带土直剪蠕变试验，研究该滑带土在不同垂直荷载、含水率条件下，分级施加水平剪力之后的蠕变特性，得出其剪切位移—时间关系曲线及剪切位移—剪应力曲线，为确定滑带土长期强度及计算边坡变形提供依据，主要取得了以下进展。
　　(1)本文通过对湘南红层滑带土进行了室内直剪蠕变试验，初步探讨了该土在不同垂直荷载、含水率下的蠕变特性。试验结果表明：由于红层滑带岩层破碎，水沿红层裂隙下渗至滑动带，使其软化，加速了其剪切蠕变的发展；当剪切应力达到滑带土长期极限抗剪强度时，当含水率一定，若垂直荷载较小，滑带土则表现为突然剪破；当垂直荷载足够大，滑带土则以稳定的加速蠕变发展；当含水率和垂直荷载一定时，随着剪切应力的增大，土体的剪切位移逐渐增大，整个蠕变阶段逐渐呈现；衰减蠕变，等速蠕变、加速蠕变三个蠕变阶段。在剪切应力、垂直荷载一定的条件下，含水率越大，滑带土的非线性流变特征越明显，产生的总剪切位移也越大。
　　(2)通过对直剪蠕变试验结果中红层滑带土的剪应力—剪切位移等时曲线的研究分析，得出其变化规律及特性，以此提出了流变模型中红层滑带土的两个流变参数，蠕变变形速率和剪切模量。经试验发现：红层滑带土的剪应力—剪切位移等时曲线呈明显的非线性流变特点，表现为：随着剪应力和时间的持续增加，曲线将逐渐朝应变轴靠拢；在同一含水率情况下，红层滑带土的剪切模量的变化与时间及剪切水平的变化呈反比特点。
　　(3)将长期强度理论与土体在蠕变试验中的破坏准则相结合，建立了湘南红层滑带土的幂函数形式的长期强度方程。该方程较好的描述了土体在长期荷载作用下所经历的三个蠕变状态，完成了对湘南红层滑带土长期强度特征的模拟，为红层滑带边坡的变形问题、强度问题和稳定性问题的分析提供了理论依据。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 红层滑带土的直剪蠕变试验结果分析

2.1湘南红层的工程性质

2.2红层滑带土的直剪蠕变试验

2.3红层滑带土直剪蠕变试验成果分析

2.4 本章小结

第三章 湘南红层滑带土的非线性流变参数分析

3.1 红层滑带土的剪应力—剪切位移等时曲线分析

3.2 红层滑带土的剪切模量—时间曲线分析

3.3 红层滑带土的直剪蠕变变形速率分析

3.4 本章小结

第四章 红层滑带土的长期强度

4.1 土的强度概念

4.2 红层滑带土长期强度特性

4.3 土的长期强度确定方法

4.4 土的长期破坏准则

4.5 长期强度方程

4.6 红层滑带土长期强度模型的建立

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 本文研究工作总结

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文