滑动带剪切试验及其细观结构的耗散结构理论分析

摘要

滑动带是指平行滑动面受揉皱及剪切的破碎地带，简称滑带。它是滑坡的重要组成部分之一，滑动带及其附近土体的变形与发展与整个滑动边坡的形成及演化有着千丝万缕的联系。也可这么说，滑坡的变形破坏就实际就是滑动带的破坏的机理，所以，对于滑动带的宏观力学特性以及其微观结构的变化规律的研究，有助于对滑坡的变形破坏机理的认识，这方面的研究成果对滑坡的稳定性评价起着重要的指导作用。
　　 本从室内物理试验及SEM图像技术这两种实验方法入手，对滑动带的宏观变形特征及微观结构的变化规律进行了研究。在室内物理实验阶段，首先利用WTD-1500大型多功能试验机，对不同不同含水量、不同法向负荷以及不同级配的滑动带试样进行剪切试验，并得到相关结论：含水量的增大，对滑动带强度影响明显，因为水减弱了颗粒之间的胶结作用，从而结构性也随之降低，滑动带的影响范围也变窄，土颗粒周围的结合水变厚，致使颗粒之间的分子引力变弱，从而也降低了抗剪强度；法向压力越大，颗粒之间就越紧密，试样的抗剪强度就越强；相同颗粒含量情况下，滑动带内颗粒的级配越良好，滑动带的抗剪能力越强，且砂粒含量越小越明显。
　　 在引入耗散结构理论的情况下，选取不同剪切程度的典型滑动带试样，运用SEM和体式显微镜对室内试验的试样进行取像，借助IPP软件对微观结构特征进行数字化处理，对滑带土试样的微观结构进行分析，最终得到滑动带试样在受力条件下微结构特征具耗散结构特征的结论。当含水量增加时，试样内部结构的有序化程度增加，含水量大的滑带土试样其有序性更强，其结构更加趋于稳定：随着法向负荷的增加，滑动带内部结构的有序化更强；此外，级配良好的滑带土试样其结构有序性也较为明显。总之，滑带土试样的微观结构具备耗散结构的特征，关于耗散结构理论中提及的开发系统、远离平衡态、突变现象、正反馈及非线性因素等条件，滑动带试样是具备的，采用耗散结构理论对其进行分析是适用的。