平面应变条件下不同裂隙方向原状膨胀土变形破坏性状与剪切带演化特征

富含裂隙是膨胀土的重要特性之一,原生裂隙以及受力过程中的裂隙扩展对土的力学行为影响显著。为了调查裂隙对膨胀土的变形规律与破坏模式的影响,借助改进型真三轴仪,对不同原生裂隙主方向角的原状膨胀土(I型裂隙试样长轴垂直优势裂隙方向、II型裂隙试样长轴45°斜交优势裂隙方向、III型裂隙试样长轴平行优势裂隙方向),开展固结排水平面应变剪切试验,并利用数字图像相关(digital image correlation,简称DIC)技术分析变形规律,重点研究裂隙影响的变形局部化特征。结果表明:同一围压作用时,II型裂隙试样的峰值应力最小,应力-应变曲线呈应变软化型,其破坏类型为滑动破坏;I型裂隙试样峰值应力最大,且I型裂隙试样与III型裂隙试样的应力-应变曲线呈应变硬化型。I型裂隙试样的破坏类型为压缩剪切破坏,III型裂隙试样的破坏类型随围压不同而存在差异。同一围压作用下,I型裂隙试样产生的剪切带倾角较其他裂隙类型样品小,且基本不随围压变化。II型裂隙试样的剪切带沿原生裂隙面发育形成,其倾角大小随围压变化并无明显规律,围压影响II型裂隙土试样剪切带发育的数量。对于III型裂隙试样,围压影响剪切带发育类型,且随着围压增大,主剪切带倾角减小。利用Roscoe理论得到不同裂隙方向土样的剪切带倾角大小与试样实际破坏时剪切带的倾角较为符合。该试验为研究裂隙性膨胀土力学特征各向异性奠定了基础。

裂隙性膨胀土饱和-非饱和渗流分析

降雨入渗条件下的裂隙性膨胀土边坡稳定性与其渗流场分布密切相关,对渗流分析中的积水深度进行了数值模拟,结果显示,不同的积水深度对渗流场的影响很小,因此,在进行裂隙性膨胀土渗流分析时,积水深度为0的假定是可以接受的。基于膨胀土开裂裂隙的规模及渗透性的不同,提出了考虑裂隙系统的膨胀土边坡渗流分析方法,计算结果表明,土体开裂显著改变了膨胀土内部的渗流场分布。该方法可以更好地模拟坡渗流场随时间的变化规律,以及更合理地解释了降雨入渗引起的膨胀土边坡浅层滑动机制。