撒落型散粒体斜坡变形破坏机制试验研究

摘要

在我国西部地区，特别是地形变化剧烈且风化作用严重的Ⅰ台地过渡的斜坡地带，常常见撒落作用造成的巨大散体堆积体，俗称“溜砂坡”。溜砂坡是指高陡斜坡，在强风化作用下形成砂粒和碎屑，在自重作用下发生溜动，并在坡脚堆积形成的锥状斜坡。溜砂坡的形成发育是气候、地层岩性、地形地貌、水文地质条件、植被和生态等各种因素综合作用的结果。
　　目前对这类堆积斜坡变形破坏机制及破坏效应的研究较少，大多停留在参考滑坡治理中常用的方法，前人对溜砂坡进行室内物理模拟试验研究时，多采用玻璃、大米等非岩质试验材料，用沙盘研究采用的是细颗粒而非碎石，且采用锥形堆积试验而不是斜坡滚动试验，且模型较小，难以达到模拟目的。针对此类堆积斜坡以大型物理模拟试验的方式对散粒体斜坡颗粒物质的运动及堆积特征、自组织特性进行研究对中国这样一个多山的国家实施西部大开发战略、预防边坡地质灾害、建设大型基础设施具有十分重要的理论意义与现实意义。
　　本文确定了以汶川县、茂县、天山公路的野外现场调查为研究基础，以茂县洼底乡散粒体斜坡为典型研究对象，采用野外实地调查、室内物理模拟、资料搜集、文献查阅等研究方法，对散粒体斜坡的变形破坏机制进行试验研究。主要研究成果如下:
　　(1)颗粒运动形式主要有滑动、滚动以及两者之间相互转换等。
　　(2)单个规则颗粒的平均运移距离比不规则颗粒的要大，颗粒的运移距离与本身颗粒的大小并没有呈现出明显联系。
　　(3)散粒体颗粒越均匀及颗粒级配越差，砂坡破坏的坡角就越大;颗粒越是不均匀，坡体破坏是的坡角就越小;坡体堆积过程中同一部位倾角不断起伏。
　　(4)试验观察可见坡体由上而下随着细颗粒的逐渐减少而粗颗粒却不断的增多，分维数由上而下逐渐减小。
　　(5)对散粒体斜坡进行开挖坡脚时，坡体滑塌后重新形成的斜坡的休止角与天然休止角变化不大。
　　(6)溜砂坡的失稳模式有3种:牵引式、推移式、溃曲破坏。
　　(7)散粒体斜坡的天然休止角与颗粒的不均匀程度、颗粒粒径大小有关。随着颗粒不均匀程度的增大，砂砾休止角越大;随着颗粒粒径的增大，休止角的大小有增大的趋势。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据与研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．2．3 存在的问题

1．3 本文研究内容及其技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 散粒体斜坡野外调查

2．1 溜砂坡的分布特征

2．2 溜砂坡的组成要素

2．3 溜砂坡的形成条件

2．4 溜砂坡的类型

2．4．1 撒落型溜砂坡

2．4．2 冰雪融水型溜砂坡

2．4．3 震溃型溜砂坡

2．5 溜砂坡的危害性分析

2．6 本章小结

第3章 散粒体斜坡试验设计及过程

3．1 试验目的

3．2 试验设计

3．2．1 斜坡装置设计

3．2．2 试验材料选取

3．2．3 试验装备

3．3 试验步骤、过程

3．4 试验内容

第4章 散粒体斜坡形成演化机制试验分析

4．1 散粒体斜坡运动及堆积特征研究

4．1．1 颗粒运动特征研究

4．1．2 斜坡堆积特征研究

4．2 散粒体斜坡自组织临界性研究

4．2．1 砂堆粒径的分形特征

4．2．2 自组织临界性的影响因素

4．2．3 应力分析

4．2．4 颗粒流的一般本构方程

4．2．5 小结

4．3 散粒体坡脚开挖对斜坡稳定性影响研究

4．3．1 开挖坡脚后堆积坡角的变化

4．3．2 开挖坡脚引起的崩滑特征分析

第5章 散粒体斜坡失稳机制及影响因素分析

5．1 失稳机制

5．1．1 破坏失稳模式

5．1．2 动力学机制分析

5．1．3 破坏失稳特征

5．1．4 演化规律

5．2 内部失稳因素

5．2．1 小型溜砂坡模拟试验

5．2．2 不均匀程度的影响

5．2．3 颗粒粒径的影响

5．3 诱发因素

5．3．1 水动力作用

5．3．2 动荷载作用

5．3．3 风作用

5．3．4 植被

5．3．5 冻融作用

5．3．6 人为因素

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果