基于土石混合体蠕变变形的浅层滑坡成因机理研究

The research will get in accordance with three scale to carry out the systematic research on the mechanism of shallow landslide. From the macroscopic angle, to summarize the geological background and development law and other factors of shallow landslide, and to establish a landslide geological model. From the mesoscopic angle, to study the physical and mechanical properties of soil-rock mixture, and to analyze the creep behavior with single or multiple factor coupling such as moisture content and particle size distribution and particle size and soil rock contact surface, and to constitute the nonlinear multi factor coupling model. From the microcosmic angle, to explore the change of mineral composition and particle structure before-after formation and before-after slope. Then to detail the macroscopic geologic model. Using micro-energy method and creep damage mechanics method and statistical mechanics method to reveal the nature mechanisms of the shallow landslide creep deformation and failure. Finally, the new model being assembled into FLAC-3D to comparative analysis the stress - strain creep over time with the actual landslide. Characteristics amount of various stages of creep damage are quantitated. Provide a theoretical basis for the further development of shallow landslide prediction and prevention research.

按照三种尺度相结合开展浅层滑坡成因机理的系统研究：宏观上总结浅层滑坡形成的地质背景、发育规律、影响因素等，建立滑坡的地质模型。细观上研究土石混合体的物理力学性质，并着重开展单向固结蠕变、剪切蠕变试验，研究含水量、颗粒级配、颗粒尺寸、土石混合体与母岩接触面积等单因素及多因素耦合影响下土石混合体的蠕变力学行为，建立多因素耦合的非线性粘弹塑性本构模型。微观上探寻土石混合体生成前后、滑坡发生前后物质体内的矿物成分及颗粒结构的变化，细化宏观地质模型，并运用微观能量法、蠕变损伤力学法、统计力学法，揭示浅层滑坡蠕滑变形破坏机理的本质。将得到的蠕变模型汇编入FLAC-3D软件进行滑坡计算，并与实际滑坡对比分析其应力-应变随时间的蠕变过程，定量化蠕滑破坏的各阶段特征量，为进一步开展浅层滑坡预测和防控研究提供理论依据。

项目着眼于陕西省内秦巴山区，重点选取秦岭与大巴山之间的略阳、旬阳、紫阳，以及秦岭北麓的周至四个县区作为典型研究区域，在大量基础地质与工程地质结合调查工作的基础上，采用调查勘察、试验模拟、分析计算等方法手段，以区域宏观、典型点细观、岩土体微观层层递进方式开展研究工作。首先从区域上调查了秦巴山区浅层滑坡的孕灾环境，滑坡分布、发育规律，并总结了秦巴山区浅层滑坡破坏模式，其中蠕滑-拉裂是区域最为常见的灾害形式。秦巴山区浅层滑坡滑体物质主要为软质变质岩的风化产物堆积而成的土石混合体，通过试验研究了原岩的风化机理，并分析了原岩和土石混合体的矿物成分、微观结构、力学性质的差异性，建立了土石混合体的微观结构模型。进而通过试验研究了土石混合体的蠕变性质，并建立了非线性蠕变本构模型，完整的描述了三期蠕变阶段，在此基础上，针对土石混合体的含水率、粒径组成、含石量等因素对蠕变性质的影响，并将影响用参数表达代入蠕变本构模型，并讨论了损伤模型参数随时间的变化趋势。最后采用ABAQUS数值模拟软件中的蠕变模块分析了典型土石混合体边坡多年的稳定性，并尝试采用自己建立的蠕变本构关系，代入软件中与自带模型对比计算，以获取更加准确的评价结果。