散粒体斜坡变性破坏机制研究

在我国西部地区，特别是地形变化剧烈且风化作用严重的Ⅰ、Ⅱ级台地过渡的斜坡地带，常见撒落作用造成的巨大散体堆积体，俗称"溜砂坡"。由于此类堆积体物质成分以碎石为主，结构松散，以自然休止角停歇于坡脚，对外在扰动极其敏感，常因极小的扰动而形成大面积碎块石滑落，既对交通形成巨大威胁，又是泥石流的重要物源。目前交通部门多采用挡墙进行治理，但或因土压力过大使挡墙破坏、或因碎石加积越顶而影响公路通行，防治效果很差。据相关文献查阅，目前对这类堆积斜坡变形破坏机制及破坏效应研究较少。申请人曾在天山公路地质灾害研究中对此类地质灾害进行了一定分析，取得了初步研究成果。本项目将在原型研究的基础上，采用室内物理模拟实验研究结合非线性工程地质理论分析和数值模拟分析方法，对散体斜坡颗粒物质的运动和堆积规律，变形破坏机制，物理力学参数及影响因素、控制条件、自组织特性进行系统研究，并探讨对此类地质灾害进行治理的方法。

散粒体斜坡是指高陡斜坡在强风化作用下形成砂粒和碎屑，此类物质以碎石、角砾为主，粘粒含量少，且颗粒间连接力微弱，在自重及构造运动作用下发生溜动，并以天然休止角为坡角堆积。其不仅仅对道路的建设和安全运行影响甚大，同时又是泥石流的重要物源。针对此类堆积斜坡以大型物理模拟试验的方式对散粒体斜坡颗粒物质的运动及堆积特征、自组织特性进行研究对中国这样一个多山的国家实施西部大开发战略、预防边坡地质灾害、建设大型基础设施具有十分重要的理论意义与现实意义。.研究项目确定了以汶川县、茂县、天山公路的野外现场调查为研究基础，采用野外实地调查、物理模拟、资料搜集、文献查阅等研究方法，分析散粒体斜坡不同防治工程的适用范围，并对散粒体斜坡的防治技术进行物理模拟试验研究。主要内容如下：.对散粒体材料进行直剪试验，研究其处于松散、低应力状态下的剪切性质，得出其剪切破坏形式。通过对散粒体斜坡物理的试验研究，还原其成坡过程的坡面变化，针对颗粒粒径不同、粗细颗粒混杂程度差异、级配差异等情况分析其对于散粒体斜坡稳定性的影响，并对散粒体斜坡的滑动角度做了相关的试验探索。.针对颗粒坡面上的运动形式进行理论计算，推导单个颗粒的滑动以及滚动的判别条件。对散粒体斜坡失稳模式进行了研究，分析其产生破坏失稳内外部因素及其失稳机制。在试验研究和理论分析的基础上，对散粒体斜坡破坏判据进行探讨。