泥化夹层剪切蠕变特性及本构模型研究

以云南某边坡中泥化夹层为研究对象,采用室内剪切蠕变试验,研究不同固结压力下泥化夹层的剪切蠕变特征。结果表明,泥化夹层蠕变曲线经历了明显的瞬时、衰减和稳态蠕变阶段,并结合蠕变速率曲线和等时应力-应变曲线分析了泥化夹层的蠕变特性。基于简单的元件模型物理原理,引入了改进的Burgers模型描述泥化夹层的粘弹性蠕变特性。在此基础上,通过多项式回归得到了组合元件模型的最优参数,拟合效果良好。因此,改进的Burgers模型能较好地反映泥化夹层的蠕变特性。

三峡库区宝塔滑坡泥化夹层泥化过程的水岩作用

宝塔滑坡群是三峡库区4个体积大于1亿m3的特大型滑坡之一,滑坡发育在侏罗系蓬莱镇组砂泥岩互层的地层中,其中泥化夹层比较发育,是致使滑坡发生的最重要的原因之一。基于地质分析,进行X射线衍射(XRD)试验、扫描电子显微镜和X射线能谱(SEM-EDX)试验、物理化学试验和地下水水质分析,对宝塔滑坡区泥化夹层及其原岩的组分和结构进行了对比分析,认为宝塔滑坡区泥化夹层形成的原因为:上硬下软的地层结构是物质基础;构造应力或重力是泥化夹层形成的必要条件;地下水的长期作用是泥岩泥化的主导因素。在此基础上,研究了宝塔滑坡泥岩泥化过程中的水岩相互作用。研究表明,地下水与泥岩的水化作用、离子交换作用、溶蚀作用相互促进,改变了泥岩的组构和性质,使泥岩泥化,转变为泥化夹层,从而解释了泥岩泥化的机理。

炭质泥岩泥化夹层的流变特性及长期强度

通过分析炭质泥岩泥化夹层的直剪流变实验成果,表明炭质泥岩泥化夹层的法向应力和剪应力为线性关系,存在统一的蠕变加速阶段来临时的极限应变量。基于老化理论,建立了适合弱层流变特性的流变力学模型,该模型可以描述初始蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个阶段过程。依据蠕变加速阶段来临时的极限应变量得到了长期强度方程,从而为边坡变形分析和滑坡中长期预报提供了可靠的依据。

红砂岩泥化夹层力学特性及其对边坡稳定性的影响

在红砂岩的特性与边坡稳定的研究成果基础上,重点介绍了红砂岩泥化夹层的物理力学性质的室内试验结果,研究了泥化夹层的含水量对其抗剪强度的变化规律,并分析了红砂岩泥化夹层物理力学特性对边坡稳定性的影响。研究结果表明:泥化夹层的水敏性强,对边坡的整体稳定性产生了较不利的影响。

含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡动力响应差异性研究

设计并制作了两个同尺寸的含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡,并进行了大型振动台试验,对含泥化夹层顺层和反倾岩质边坡的动力响应差异性进行了分析,研究结果表明:顺层边坡坡体内部加速度放大系数整体上小于反倾边坡;在坡体中上部(相对高度大于0.4),顺层边坡坡面加速度放大系数大于反倾边坡,在坡体下部(相对高度小于等于0.4),顺层边坡坡面加速度放大系数与反倾边坡近似相等;顺层边坡和反倾边坡坡面位移随输入地震动强度增大而大幅度增加,顺层边坡坡面位移大于反倾边坡,且随着输入地震波幅值的增加,顺层边坡和反倾边坡坡顶位移之间的差值增大;反倾边坡较顺层边坡具有更高的地震稳定性;顺层边坡破坏形式主要表现为坡体后缘的垂直张拉裂隙、岩层沿泥化夹层的顺层滑动以及坡顶岩块崩落,而反倾边坡的破坏形式主要表现为坡面水平向和垂直向裂隙交错、泥化夹层挤出以及坡顶被震碎。

含泥化夹层反倾岩质边坡动力响应的大型振动台试验

针对含泥化夹层反倾岩质边坡制作相似比为1∶30的试验模型进行大型振动台试验,研究泥化夹层饱水前(天然含水状态)和饱水状态下边坡的加速度和位移响应规律,探讨边坡的破坏模式。试验结果表明:泥化夹层饱水后坡面水平向加速度放大系数小于饱水前;泥化夹层饱水前和饱水后随着相对高度的增加,坡面水平向加速度放大系数呈现非线性增加的趋势,其整体上大于坡体内部的加速度放大系数;坡面位移从下至上在泥化夹层饱水前,呈现出非线性增长特性;饱水后位移呈先增大后减小,临近坡肩处坡面最大,坡面呈现鼓出形态。泥化夹层饱水前,在幅值为0.3g的地震波作用下坡体仅出现坡肩局部掉块;饱水后,输入地震动幅值≥0.4g时,坡体先出现坡肩的局部掉块,随后坡体沿中上部的饱和泥化夹层滑动剪出,与此同时,坡体中上部出现纵向裂隙并与水平裂隙贯通,坡顶被震碎。

红层软岩泥化夹层土水特征曲线影响因素

为探讨红层软岩泥化夹层土水特性的变化规律及影响因素,采用体积压力板仪对不同初始状态的泥化夹层土进行试验研究。选取van Genuchten模型对试验结果进行拟合。试验结果表明:(1)初始含水质量分数大的试样,进气值、残余含水质量分数也大,进气值随初始含水质量分数变化敏感性在高干密度时明显降低;(2)初始干密度大的试样,进气值明显增大,这种变化幅度在低初始含水质量分数时更大。同时土水特征曲线斜率变得更缓,试样残余含水质量分数增高;(3)粗粒质量分数高的试样,进气值降低,持水能力增强,残余含水质量分数更低。

西南某水电站工程边坡泥化夹层构造形迹成因机理研究

工程区开挖边坡的稳定性受控于地层岩性（含软弱结构面）、向斜构造、微地貌等多种因素.边坡岩体中的层间剪切破碎带、断层破碎带不同程度地赋含泥化夹层,直接影响边坡的岩体结构.然而,工程边坡中泥化夹层却分布不均,是各种破碎带中的弱化带,最危险的潜在滑（弱）面,对重点工程部位的边坡岩体稳定性构成不同程度的安全隐患.因此,寻求其成因机制,优化治理措施,在整个开挖边坡系统中,起着关键性的作用.边坡所发育的煤系地层母岩体经多期强烈的构造挤压与研磨,各种风化的长期作用及地下水不断渗入,形成层间剪切破碎带产出、岩性较为复杂的泥化夹层岩组.枢纽区该泥化夹层岩组在实测地层剖面中,所占比例变化较大（1.77%～27.21%）.针对泥化夹层岩组的成因机理,提出5个成因阶段,对坝区所发育的泥化夹层作X射线粉晶衍射测试,证实其中确含有新（次生）的粘土矿物,为泥化夹层的存在提供强有力的佐证.

软岩水膜型泥化夹层滑坡机理及对策

简述乌拉嘎团结沟金矿西采场软岩边坡滑坡的大变形、渐进式破坏、特缓滑面倾角、歪斜滑移、不对称开裂的宏观破坏特征，指出了泥化夹层水膜化及残余构造应力释放的作用机理，阐明了以疏排水为主的治理对策。

不同含水量条件下红砂岩泥化夹层的剪切特性

为了探讨不同含水量条件下泥化夹层的剪切特性,通过等应变直剪仪对红砂岩泥化夹层进行不同含水率和法向应力的直剪试验,研究了红砂岩泥化夹层的剪切力学行为.结果表明:剪应力剪切位移曲线为滑移型曲线,正应力越小,达到剪切强度所需的剪切位移也越小;随着含水量的增加,泥化夹层的剪切强度明显降低,剪切强度参数中内摩擦角非线性减小,而粘结力先增大后减小;存在一个临界含水量值,当含水量小于该值时,粘结力随含水量的增大而增大,当含水量超过该值时,粘结力随含水量的增大而减小.

泥化夹层错动带残余强度的人工神经网络

应用人工神经网络理论，采用对实例样本的学习方法，建立了泥化夹层错动带残余强度与其各种影响因素之间的内在联系—高度非线性的网络映射。用学到的知识（网络映射）预测新的泥化夹层错动带的残余强度，获得了较高的精度。实际的应用表明，与传统的方法相比，神经网络方法有其许多优点，为预测泥化夹层锗动带的残余强度提供了一条新的更强有力的途径。

黄河小浪底坝区泥化夹层分布及其抗剪试验方法的分析

在大量地质勘探试验研究资料的基础上 ,分析研究了形成泥化夹层的母岩和地质构造力 ,泥化夹层的类型及其粒度成分以及泥化夹层的分布规律。还分析研究了不同试验方法对泥化夹层抗剪强度的影响 ,并着重分析研究了我院研制的控制膨胀饱和固结慢剪的试验成果。

小浪底工程中原状泥化夹层的动三轴试验

对黄河小浪底工程左岸山体含泥化夹层的岩芯试样进行了动三轴试验研究。结果表明：当总剪应力比α较小时，试样变形随振次增加而趋向稳定，而当α大于０．４时，变形随振次增加呈破坏性发展趋势；试样的动强度随振次增加而减小，在振次达到千次后趋向稳定。根据试验成果，并结合山体的实际条件。

泥化夹层残余强度的支持向量机预测

基于夹于互层内的泥化夹层残余强度关系的复杂性和非线性等特点,利用支持向量机的结构简单,学习性能出色和有较强的推广性等优点,采用支持向量机方法进行预测,通过对已有实例样本的学习,建立了泥化夹层残余强度与其各影响因素之间的高度非线性映射关系,然后用样本学到的新关系预测新的泥化夹层残余强度。结果表明:与传统的方法相比,支持向量机方法精度较高,相对误差小,为预测泥化夹层残余强度提供了一条新途径.

三峡库区巴东组泥化夹层特征

三峡库区巴东组泥化夹层广泛发育,其分布特征及物理力学特性对库岸的稳定性具有重要的影响。以巴东县城库岸巴东组第二段、第三段泥化夹层为对象,采取了泥化夹层分别进行X射线衍射分析、颗粒级配分析和直接剪切,探讨泥化夹层的物理力学特征。结果表明:T2b2泥化夹层的颗粒大小分布较T2b3-1与T2b3-2泥化夹层均匀,且由大颗粒组成,而T2b3-2泥化夹层颗粒大小分布相对较集中;三种泥化夹层抗剪强度参数c分别为6.2 k Pa、9.5 k Pa、13.9 k Pa,分别为31.9°、29.3°、26.7°。泥化夹层剪切力学参数c、的变化趋势分别与夹层颗粒大小分布变化趋势有很强的相关性。该结果可为库岸斜坡的稳定性分析及预防提供可靠的力学参数。

循环动荷载下泥化夹层累积变形特性研究

泥化夹层是诱发岩体工程失稳破坏的重要因素之一。为研究循环动荷载下泥化夹层的累积变形特性,深入分析主要影响因素,在黄河中游某大型水利枢纽工程勘探平硐采取试样,开展了不同工况条件下泥化夹层的动三轴试验研究。在考虑主要黏土矿物成分、黏粒含量、含水率、围压和频率等影响因素的基础上,根据试验成果,探求适合描述泥化夹层累积应变发展规律的理论模型,并基于动应力~应变关系研究了泥化夹层的动弹性模量特征。研究结果表明:(1)泥化夹层的累积应变发展规律具有破坏型特征,不符合稳定型累积应变特征,利用Monismith模型进行描述是合理的;(2)泥化夹层的动应力~应变曲线符合Hardin双曲线模型;(3)泥化夹层的累积应变随含水率、黏粒含量和频率的增大而增大,随围压的增大先减小后增大;(4)泥化夹层的动弹性模量随围压增大单调递增,随循环周次、含水率和频率的增大而单调递减;(5)主要黏土矿物成分为蒙伊混层时,泥化夹层的累积应变最大,动弹性模量随循环周次增加而衰减最快。

泥化夹层长期强度的灰色预测

泥化夹层是控制边坡变形及稳定的关键性结构面，其强度值因其具有流变特性而变化。为确定其长期强度，采用非等间距灰色ＧＭ（１，１）模型建立了长期抗剪强度指标预测模型，与实验结果相比，效果较好。

西南红层地区泥化夹层演化过程中的微观特征研究

西南红层地区地质灾害频发，通常造成严重的人员伤亡和财产损失。泥化夹层在西南红层地区分布广泛，是斜坡岩体中工程特性最差的结构面，也是控制西南红层地区斜坡地质灾害的关键因素，常常引发各种工程地质问题。通过对不同期次不同水化作用强度的泥化夹层取样，进行室内试验研究分析，获取了西南红层地区泥质岩层~泥化夹层演化过程中矿物成分、化学元素和微观结构变化规律。根据试验结果将演化过程划分为三个阶段：离子交换吸附阶段、矿物溶解阶段、软化崩解阶段。

考虑爆破累积损伤效应的含泥化夹层边坡滑移分析

反复爆破振动是诱发滑坡的重要因素,特别是含泥化夹层的复杂岩质边坡。为揭示多次爆破振动下含泥化夹层复杂岩质边坡失稳破坏机制,根据能量守恒定律,基于Newmark滑块位移法,考虑爆破累积损伤效应,引入泥化夹层强度折减系数,建立了多次爆破振动下含泥化夹层边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测方法。探讨了剪切模量、倾角和连续率等泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量的影响,并对泥化夹层参数敏感性进行了分析。研究结果表明:(1)考虑爆破累积损伤效应引起的泥化夹层强度参数劣化,边坡累积滑移量计算和临界爆破振动次数预测结果更加合理。(2)泥化夹层参数对多次爆破振动下边坡累积滑移量具有显著影响。随泥化夹层剪切模量的增大,边坡抵抗变形能力增大,累积滑移量减小。随泥化夹层倾角的增大,边坡剪切段滑移量无明显变化,但蠕滑段滑移量明显增大,总的累积滑移量随之增大。泥化夹层连续率越高,边坡累积滑移量越大。(3)参数敏感性分析表明,泥化夹层剪切模量对多次爆破振动下边坡累积滑移量影响最显著,其次是泥化夹层倾角,再次是泥化夹层连续率。

含泥化夹层岩质边坡动力响应特性相似模型试验研究

为揭示含泥化夹层岩质边坡的动力响应特性以及泥化夹层发育参数的影响机制,通过构建含泥化夹层岩质边坡的相似材料模型,开展小型振动台试验,分析不同泥化夹层厚度、倾角和黏粒含量条件下岩质边坡的动力破坏特征和动力响应规律。研究结果表明泥化夹层发育参数直接影响岩质边坡的动力稳定性和动力响应特性:1)泥化夹层的厚度越大,对边坡动力稳定性越有利,反之越容易诱发失稳;随着泥化夹层倾角和黏粒含量的增大,含泥化夹层岩质边坡破坏模式分别向剪切破坏和蠕滑破坏转化;2)泥化夹层的倾角对顺层岩质边坡动力稳定性影响最明显,厚度和黏粒含量次之。泥化夹层厚度越大,吸收振动能量越多,边坡相对越安全;泥化夹层黏粒含量越高,抗剪强度越低,边坡相对更易滑动失稳;3)随着加载持时的增加,泥化夹层整体上降低了边坡岩体动力响应高程放大效应。加速度放大系数变化率,随着泥化夹层厚度增大而减小,随着泥化夹层倾角和黏粒含量的增大而增大,进一步揭示了含泥化夹层岩质边坡的动力失稳机理与泥化夹层发育特征的内在影响规律。