黄土红层接触面滑坡中异质土体间剪切力学特性研究

This research studies on the shear mechanical properties between heterogeneous soils in loess redbed interface landslide with different occurrence conditions. Through field investigation and ring shear tests, the changes of soil mechanical properties and internal mesoscopic structure between loess and Pliocene red clay of loess landslide will be studied by combining with modern tracer observation and digital image observation techniques. The research will reveal the deformation mechanism and evolution model in heterogeneous soils based on the study of shear zones in modern soil mechanics theory. On the basis of experimental research and numerical analysis, combining the theory of nonlinear dynamics, the research will reveal the mechanical mechanism of loess redbed interface landslide concerning with the shear effect in heterogeneous soils. This research provides a new approach to reveal the mechanical mechanism of typical loess landslide and will develop a new research field of soil mechanics.

本项研究针对黄土红层接触面滑坡中具有不同赋存条件和物理力学性质的异质土体间剪切力学特性开展研究。通过实地勘测和环剪试验,结合现代示踪观测与数字图像分析技术，研究黄土红层接触面滑坡灾害中作为滑体的黄土与其下伏上新世红土间土力学性质的变化特点以及内部细观结构的变化规律等。在现代土力学理论中有关土剪切带研究的基础上，揭示黄土红层接触面滑坡中异质土体间变形破坏机理和演化模式。在试验研究和数值分析的基础上，结合非线性动力学理论，揭示考虑异质土体间剪切力学效应的黄土红层接触面滑坡力学机制。通过本项研究为从土的力学特性揭示典型黄土滑坡失稳破坏力学机理提供理论依据，并开拓新的土力学研究领域。

在国家自然科学基金的资助下，本项研究通过开展大量详细的实地勘察、室内试验和理论分析工作，针对中国西北地区典型高速远程黄土滑坡发生和滑动过程中滑动路径上土体的大剪切力学特性开展了详细的研究。利用大型高速高压环剪试验机，在国内首次开展了具有不同赋存条件和物理力学性质的异质土体间的连续剪切试验，并提出了“异质土力学”和“大剪切”的概念。利用所开发的孔隙水压力监测系统对黄土滑坡灾害中黄土在大剪切条件下的土体孔隙水压力变化特征及其对黄土滑坡土体力学性质的影响作用进行了研究。基于环剪试验测试结果，通过建立反映土体剪切力学特征的颗粒流模型，对土体在界面接触剪切过程中的变形和受力状态变化特征进行了研究。在试验和理论研究的基础上，从土的力学性质出发针对典型地区的黄土滑坡高速启动和远程滑动机理进行了研究。.通过本项研究揭示了典型黄土滑坡活动过程中各种具有不同赋存条件和物理力学性质的土体间大剪切力学特性。在现代土力学理论中有关土剪切带研究的基础上，揭示了高速远程黄土滑坡中单一土体与异质土体间剪切变形破坏机理和演化模式，为澄清各种因素控制下的黄土滑坡发生和活动机理提供了理论依据。通过对大型灾难性黄土滑坡在发生、启动和滑动全过程中整个滑动路径上土体剪切力学性质变化和变形破坏过程的全面分析，揭示并阐明了黄土滑坡发生高速远程滑动的触发和运动力学机理，建立了考虑土体大剪切力学效应和变化模式的黄土滑坡灾害力学机制。通过本项研究开发了合理有效的利用大型环剪试验设备研究滑坡灾害中土体力学特性的土工试验方法，并开发了创新性的试验和测试技术。通过本项研究为从土的力学特性揭示典型黄土滑坡失稳破坏和高速远程滑动力学机理提供了理论依据，并开拓了新的土力学研究领域。