岩质滑坡滑动带细观结构分析与剪切试验研究

摘要

岩质滑坡区别于其它斜坡变形的明显特征,就是它有一个或多个相对明确的滑动面(带),滑体依附此滑动带运动。从某种意义上说,滑坡的变形破坏机理就是滑动带的变形破坏机理,为此,滑动带变形特征、影响因素、变形前后的物理力学性状、细观结构变形破坏规律研究,对加深滑体变形机理的理解,岩质滑坡滑动历史的评判、滑坡治理与加固,都有着重要的理论意义和实用价值。室内试验方法是进行滑动带变形特征和变形前后物理力学性状研究的重要方法。本文通过室内物理模型试验方法,配制与实际情况相吻合岩质滑坡滑动带试样,利用大型多功能材料试验机,对试样进行室内试验研究。研究表明：随滑动带厚度、含水量的增加,抗剪强度降低；砂粒含量的变化会引起滑动带内部结构的变化,从而对滑动带抗剪强度产生影响,并研究了砂粒含量对粘聚力和内摩擦角的影响;剪切速率只对滑动带抗剪强度发挥的时间有影响,对其本身的抗剪强度没有直接影响。扫描电子显微镜和体式显微镜是对岩土体细观结构分析的常用设备,对室内试验的试样进行取像,通过对图像的定性分析,获取了滑动带滑动过程及在初始条件改变的情况下细观结构的变化特征,对室内试验的研究结果进行验证,并对滑动带中的颗粒定向性、颗粒转动、微裂纹的扩展、剪切带的形成等做出了定性分析。本文尝试运用工PP软件,对滑动带滑动过程及抗剪强度的影响因素等细观图像进行处理、分析后,针对不同情况,将孔隙率、单体颗粒、团体颗粒、水平方向颗粒含量、滑动面与水平方向夹角等分别作为研究的定量指标,对滑动带的抗剪机理做出定量性的描述：随着剪位移的增加、含水量增大,水平方向的颗粒含量不断增加,滑动带中孔隙率逐渐降低；随厚度的增加、含砂量增大,滑动面与水平面的夹角增大,孔隙率增大。结合细观结构的定性分析,初步揭示了滑动带的抗剪机理,并用定量指标—孔隙率的变化对滑动带不同滑动阶段进行揭示。

目录

摘要

ABSTRACT

目录

1 绪论

1.1 前言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 滑动带抗剪机理研究现状

1.2.2 滑动带研究的主要手段

1.2.3 含水量对滑动带抗剪强度影响的结论

1.2.4 砂砾含量对抗剪强度的影响研究结论

1.2.5 滑动带厚度对抗剪强度的影响结论

1.3 研究内容与研究方法

1.3.1 研究的目的及意义

1.3.2 研究内容及目标

1.3.3 技术路线

2 岩质滑坡变形破坏分析

2.1 本章技术路线

2.2 岩质滑坡变形破坏的基本形式

2.2.1 松动

2.2.2 蠕动

2.2.3 崩塌

2.2.4 滑坡

2.3 岩质滑坡变形破坏特征

2.3.1 块状结构岩体滑坡

2.3.2 层状结构岩体滑坡

2.3.3 碎裂散体结构边坡

2.4 岩质滑坡滑动带研究的必要性

2.5 本章小结

3 滑动带室内剪切试验研究

3.1 本章技术路线

3.2 已有研究结论

3.3 室内试验的研究内容

3.4 试验装置

3.4.1 试验机介绍

3.4.2 直剪仪

3.4.3 试验机的控制与数据采集处理系统

3.4.4 试验步骤

3.5 试验方案及结果

3.5.1 试样制备

3.5.2 砂粒含量变化时滑动带剪切试验

3.5.3 不同含水量、剪切速率时滑动带剪切试验

3.5.4 法向压力、砂粒含量变化时滑动带抗剪强度试验

3.5.5 滑动带厚度变化时剪切试验及结果分析

3.6 本章小结

4 滑动带细观结构变化定性分析

4.1 技术路线

4.2 岩土体微细观结构研究发展概况

4.3 SEM数字图像取像技术

4.3.1 SEM图形成像原理

4.3.2 试样的制备

4.3.3 数字图像采集

4.4滑动带细观结构变化定性分析

4.4.1 不同滑动阶段细观结构变化定性分析

4.4.2 不同剪切速率细观结构变化定性分析

4.4.3 不同含水量细观结构变化定性分析

4.4.4 不同厚度细观结构变化定性分析

4.4.5 不同砂粒含量细观结构变化定性分析

4.4.6 不同尺度下滑动带变形破坏定性分析

4.5 本章小结

5 滑动带细观结构变化定量分析

5.1 本章技术路线

5.2 研究方法简介

5.2.1 IPP软件简介

5.2.2 数字图像处理

5.3 图像定量分析方法简介

5.3.1 测量单位的标定

5.3.2 选择测量对象与参数

5.3.3 颗粒与孔隙的测量与计数

5.3.4 孔隙结构的三维模拟

5.4 滑动带细观结构定量分析

5.4.1 滑动带不同含水量细观结构变化定量分析

5.4.2 滑动带不同厚度细观结构变化定量分析

5.4.3 滑动带不同砂粒含量、不同法向压力下细观结构变化定量分析

5.4.4 滑动带不同剪切速率细观结构变化定量分析

5.4.5 滑动带不同滑动阶段的细观结构定量分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录