降雨条件下崩残积土强度软化规律的实验和理论研究

我国西南山区、中南部丘陵地区、香港、台湾地区都存在着大量的崩残积土坡。由于雨量充沛集中，降雨诱发崩残积土体滑坡是这些地区的主要地灾模式之一。崩残积土级配较宽，粗粒和细粒都占有相当比例，其土体结构、行为会随着细粒/粗粒的改变而发生深刻的变化。由于细粒的存在，崩残积土在饱和度较低时，具有较高的吸力强度。降雨入渗后，土体吸力减小，强度发生软化，导致崩残积土坡的安全度降低，从而引起滑坡失稳。掌握崩残积土在降雨入渗条件下的强度软化规律是探明降雨诱发崩残积土体滑坡的机理的基础，是分析和评估崩残积土体稳定性的关键。本项目针对降雨条件下的宽级配崩残积土强度软化规律进行实验和理论研究，以期探明：粗粒/细粒含量与宽级配崩残积土抗剪强度之间的关系；吸湿过程中，宽级配崩残积土强度随着吸力降低、饱和度提高发生软化的规律。进而使用渗流、稳定数值模拟手段分析典型崩残积土坡在降雨条件下的失稳机理。

在青年基金的资助下，本人针对非饱和土力学中的关键问题，采用理论分析，室内试验，数值模拟相结合的方法进行研究。取得了以下主要研究结论：(1) 通过室内试验和回归分析，建立了全面统一的抗剪强度模型，涵盖了砂土、粘土、宽级配土的抗剪强度公式，其精度优于之前常用的扩展摩尔库仑准则以及Khalili方程。(2) 失水过程中的土体孔隙结构变化特征，土体含水量、孔隙比变化规律具有内在联系：失水过程中，不同土样的累计孔隙体积曲线的包络线即为土样实测的土水特征曲线。基于累计孔隙体积曲线，能够有效确定土样收缩曲线的上下限范围。(3) 本人提出的湿润锋前进法与传统瞬时截面法相比，所需的监测截面更少，试验周期更短，在试验设计上有更大的适应性。青年基金的支持，对本人的研究提供巨大的帮助。在青年基金的支持下，项目执行期间本人发表第一作者SCI论文两篇，EI论文两篇，ISTP论文三篇，以通讯作者发表ISTP论文两篇，并另外指导学生或和其他学者合作发表SCI论文两篇，EI论文5篇，ISTP论文一篇，并参与专著一本。