川西山区崩坡积典型混合土非饱和力学特性及其本构模型

西南山区复杂地质环境中，广泛分布一类多种成因、多种成分、多种级配、颗粒形态复杂、环境影响因素多变的混合土。工程实践中，由该类土构成的山区土坡，常因降雨、地下水位变化或冻融引起含水量变化而导致变形或滑动，造成了巨大的经济损失。本项申请拟针对川西山区河谷及沟谷斜坡下部或坡脚下部位的崩坡积典型混合土，依据非饱和土力学的有关理论，自行研制可以满足该类混合土粒径需要的新型渗析法吸力控制固结仪，辅以非饱和静三轴仪、大型固结仪等研究手段，试验研究该混合土在不同物理-吸力-应力条件下的非饱和体变与强度特性，探索混合土颗粒形态、颗粒级配、密实度及含水量与其体变、强度特性的关系及影响机理，建立起适合于非饱和混合土体的强度-吸力-体变耦合本构模型，为崩坡积混合土岩土工程在不同气候、水文条件下的建设与地质灾害防治提供可靠的理论依据与分析方法。

本项研究针对川西山区河谷及沟谷斜坡下部或坡脚下部位的崩坡积典型混合土，基于非饱和土力学的理论基础，研究了该混合土在不同物理-吸力-应力条件下的非饱和体变特性与强度特性。首先，采用滤纸法与压力板仪法等非饱和量测方法获得了三种混合土不同干密度下的土水特征曲线，随后，利用吸力控制固结仪，进行了不同初始孔隙比、不同基质吸力条件下的非饱和固结试验，再通过吸力控制间接方法进行了不同含水量（基质吸力）和干密度下的非饱和不排水三轴剪切试验，最后，以基质吸力为纽带，探讨了含水量、密度、颗粒级配、矿物成分等物理状态对非饱和混合土土水特征曲线、抗剪强度和变形特性的影响情况及变化规律。另外，通过对非饱和试验结果的应力应变关系分析，以非饱和弹塑性本构模型BBM模型为基本框架，推导出了该类混合土的非饱和应力应变关系式，选取两种土样进行了数值模拟，将试验结果与计算结果进行比对，分析了适用于非饱和混合土体的强度-吸力-体变耦合本构模型，为崩坡积混合土岩土工程（如路基，土坡，土石坝等）在不同气候、水文条件下的建设与防治提供了一种可靠的理论依据与分析方法。