基于滑带土剪切特性的库岸边坡稳定性研究

滑带土的剪切特性是水库蓄水诱发滑坡灾害的最重要控制因素之一。本项目通过现场试验、室内土工试验、理论模型、离心模型试验、数值模拟等多种研究手段的密切结合，对含滑动带的大型库岸边坡在水库蓄水及水位变动条件下的稳定问题进行研究。预期获得以下成果：提出含粗粒细粒土的残余强度试验方法；建立考虑相关影响因素的滑带土剪应力－剪应变－剪切强度软化模型；提出几何相似与重力相似不一致的非均质库岸边坡离心模型的制备方法；提出基于强度软化模型并将变形分析和整体稳定评价相结合的库岸边坡失稳数值模拟方法。这些成果对于揭示滑带土剪切特性、揭示涉水边坡失稳的一般规律具有重要理论意义，可为具有典型地质特征的库岸边坡失稳的预测预报提供科学依据，同时对水库诱发滑坡的防灾减灾、库区环境保护具有重要意义。

库岸滑坡因其极大的破坏力而被广泛关注。水库蓄水诱发滑坡的因素有多方面，其中浸没坡脚的滑动是一个重要的因素。这种滑动可以导致坡体的非均匀变形和所涉及土体的强度降低。本项目基于滑带土的强度特性重点研究在这种情况下边坡的渐进性失效机制及相应的控制措施。根据计划书内容已经完成下述方面的工作：（1）粗粒含量较高的滑带土的强度试验方法及残余强度性状研究；（2）滑带土剪应力-剪应变-剪切强度软化模型研究；（3）大型、非均质边坡离心模型制备方法及水位变动条件下边坡稳定性离心模型试验研究；（4）基于滑带土应变软化模型和应变局部化理论的库岸边坡渐进性失效数值模拟研究。采用的研究手段包括：滑动带现场大剪试验；滑带土原状及重塑样室内剪切盒试验、室内环剪试验、室内切面样三轴试验；边坡加固前后离心模型试验及边坡滑动后土体物理力学指标对比试验；数值模拟；理论分析等。通过系统研究提出了：（1）库岸古滑动带土体的现场恢复强度和现场残余强度、滑带土室内峰值强度和残余强度、以及滑带土残余强度的影响因素；（2）改进的室内残余强度反复剪切试验方法及剪切盒的改进，改进的室内残余强度三轴试验方法；（3）环剪剪切面的微观机制及分形维数与残余强度量化模型；（4）基于直接剪切试验成果的塑性应变—强度软化模型和基于三轴剪切全过程的应变局部化模型；（5）几何相似与重力相似不一致的非均质库岸边坡离心模型试验制备方法及水位变动条件下边坡破坏机制和破坏特征；（6）以坡脚浸没及坡脚滑动为诱因的、考虑强度软化的边坡渐进性破坏数值计算方法；（7）基于变形控制的提高边坡整体稳定性的加固机理和加固措施。上述成果对于基于变形控制的稳定性分析具有科学意义，对于基于库岸边坡的实时变形监测的边坡滑动预警及水库控制运行具有实际意义和应用前景。根据研究成果撰写并正式发表学术论文11篇，其中EI 7篇，同时获国家实用新型专利1项。