科研進(jìn)展
我國是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一,其中降雨誘發(fā)的堆積體邊坡地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量眾多、規(guī)模巨大、分布范圍廣,嚴(yán)重危害人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。作為堆積體的組成物質(zhì),土石混合體具有明顯的非均質(zhì)性、非連續(xù)性以及尺寸效應(yīng)。目前研究中缺乏描述土石混合體力學(xué)強(qiáng)度特性的定量表征方法,影響了堆積體邊坡穩(wěn)定狀態(tài)的合理評估。
針對這一問題,中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所盛謙研究員、付曉東副研究員、張振平博士等以國內(nèi)外大量土石混合體力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ),從含石量和土石接觸面強(qiáng)度角度闡述了土石混合體與工程巖體組分結(jié)構(gòu)的相似性,基于廣義Hoek-Brown準(zhǔn)則思想,提出了適用于骨架結(jié)構(gòu)、含石量范圍為30%-90%的土石混合體等效力學(xué)強(qiáng)度模型,給出了土石混合體單軸抗壓強(qiáng)度與經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的定量表達(dá)方法;在考慮混合體遇水強(qiáng)度劣化的條件下,基于等效力學(xué)強(qiáng)度模型給出了堆積體邊坡力學(xué)參數(shù)確定方法;以小磨公路堆積體邊坡為代表性類均質(zhì)二元結(jié)構(gòu)邊坡,基于有限元和極限平衡理論分析了考慮參數(shù)劣化條件下,不同降雨模式及張裂縫對堆積體邊坡穩(wěn)定性的影響,揭示了降雨作用下堆積體邊坡的失穩(wěn)力學(xué)機(jī)制,為工程設(shè)計(jì)和災(zāi)害防治提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)保障。
研究成果得到了NSFC-云南聯(lián)合基金重點(diǎn)支持項(xiàng)目(U1402231)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)(2021325)、面上項(xiàng)目(51779250)、中國科學(xué)院國際合作局國際伙伴計(jì)劃項(xiàng)目(131551KYSB20180042)的資助,相關(guān)研究發(fā)表在巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)、Bulletin of Engineering Geology and the Environment、Internation Journal of Geomechanics(ASCE)等學(xué)術(shù)期刊。
論文鏈接:
http://rockmech.whrsm.ac.cn/CN/10.13722/j.cnki.jrme.2020.0854
https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-019-01658-0
https://ascelibrary.org/doi/10.1061/%28ASCE%29GM.1943-5622.0002045
https://www.hindawi.com/journals/ace/2021/6658211/
圖1 土石混合體與工程巖體關(guān)系示意圖
圖2 某含石量土石混合體非線性強(qiáng)度準(zhǔn)則計(jì)算流程圖
圖3 基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的直接擬合值與試驗(yàn)值對比圖
圖4 考慮參數(shù)劣化的裂縫堆積體邊坡安全系數(shù)變化規(guī)律