岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 2471-2482.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1170CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1170

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

含水率和剪切速率对黏性滑带土剪切行为及损伤演化的影响研究

张海燕,胡新丽,刘欣宇,李亚博   

  1. 中国地质大学(武汉) 工程学院,湖北 武汉 430074
  • 收稿日期:2024-09-23 接受日期:2024-11-28 出版日期:2025-08-11 发布日期:2025-08-14
  • 通讯作者: 胡新丽,女,1968年生,博士,教授,博士生导师,从事岩土工程稳定性评价、地质灾害防治设计的教学与科研工作。E-mail:huxinli@cug.edu.cn
  • 作者简介:张海燕,女,1999年生,博士研究生,主要从事地质灾害防治、滑坡演化物理力学机制的研究工作。E-mail:zhanghaiyan@cug.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金重点国际(地区)合作与交流项目(No. 42020104006)。

Effects of water content and shear rate on shear behavior and damage evolution of clayey sliding-zone soils

ZHANG Hai-yan, HU Xin-li, LIU Xin-yu, LI Ya-bo   

  1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2024-09-23 Accepted:2024-11-28 Online:2025-08-11 Published:2025-08-14
  • Supported by:
    This work was supported by the Major International (Regional) Joint Research Project of the NSFC (42020104006).

摘要: 针对马家沟滑坡黏性滑带土,开展了环剪试验研究含水率和剪切速率对其剪切行为的影响,基于损伤力学和统计理论建立了描述应变软化的统计损伤本构模型,并揭示了滑带土损伤演化规律与水库滑坡发展的关系。结果表明:黏性滑带土具有明显的应变软化特征;随含水率升高,滑带土抗剪强度和残余摩擦系数下降;剪切速率在不同区间内对黏性滑带土的抗剪强度的影响不同,在剪切速率0.1~1.0 mm/min内,抗剪强度变化不显著,当剪切速率大于1.0 mm/min,抗剪强度随速率增加而减小;滑带土统计损伤本构模型很好地描述了滑带土应变软化的特征,其中Weibull分布参数k、λ 分别反映了滑带土弹塑性性质和应变软化程度。该研究为水库滑坡的演化机制和防治方案提供了理论依据。

关键词: 黏性滑带土, 含水率, 剪切速率, 剪切行为, 损伤演化

Abstract: Ring shear tests were conducted on the clayed sliding-zone soil of the Majiagou landslide to investigate the effects of water content and shear rate on its shear behavior. Furthermore, a statistical damage constitutive model was developed based on damage mechanics and statistical theory to describe strain-softening, revealing the relationship between sliding-zone soil damage evolution and reservoir-induced landslide development. The results show that the clayed sliding-zone soil exhibits distinct strain softening behavior. As water content increases, the shear strength and residual friction coefficient of the sliding-zone soil decrease. The shear rate has varying effects on the shear strength of the sliding-zone soil across different intervals. Within a shear rate range of 0.1−1.0 mm/min, shear strength shows minimal variation. However, when the shear rate exceeds 1.0 mm/min, shear strength decreases with increasing rate. The statistical damage constitutive model effectively captures the strain-softening characteristics of the sliding-zone soil, with the Weibull distribution parameters k and λ reflecting the soil’s elastic-plastic properties and degree of strain-softening, respectively. This study provides a theoretical basis for understanding the evolution mechanisms of reservoir-induced landslides and for developing effective mitigation strategies.

Key words: clayed sliding-zone soil, water content, shear rate, shear behavior, damage evolution

中图分类号: TU 431
[1] 王勇, 顾凯, 张博, 姜霖, 施斌, . 基于分布式温度测试和重建的浅表土体含水率反演[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 531-540.
[2] 江文豪, 王浩, 廖光志, 陈滨华, . 时变降雨场景下双层非饱和土中水分一维瞬态渗流解析解[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2721-2737.
[3] 李新明, 何永飞, 谈云志, 任克彬, 张先伟, 尹松, . 不同含水率下石灰−偏高岭土改良遗址土宏微观特性的冻融循环效应[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2894-2906.
[4] 杨爱武, 程姝晓, 梁振振, 华谦谦, 杨少朋. 高含水率吹填土大变形固结与流变叠加效应研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 1977-1987.
[5] 骆祚森, 曹旭, 邓华锋, 杨旺, 李建林, 杨超, . 法向动载对不同含水状态灰岩节理面剪切力学特性的影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1799-1810.
[6] 姜海波, 卢燕, 李琳, 张军, . 干湿-冻融作用输水渠道膨胀土强度特性及损伤演化规律研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(5): 1356-1367.
[7] 杨艳霜, 闫磊, 张占荣, 刘永莉, 崔臻, 彭剑承, 亢兆鹏, . 基于三相孔隙介质模型的地震动传播特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1109-1121.
[8] 罗宣兵, 李清林, 陈文娟, 杨潇飞, 张美雪, . 不同含水率-冻结温度-骆驼刺根系含量下砂土冻融变形规律研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1174-1186.
[9] 许庆钊, 史文豹, 常聚才, 苗壮, 闫澳运, 李传明, 齐潮. 不同加载速率含水煤样力学响应及宏微观破坏机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 881-893.
[10] 元志镕, 蒋水华, 常志璐, 向晖, 刘玉伟, 黄劲松, . 考虑初始含水率非均匀分布及孔隙水重分布的边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 1001-1012.
[11] 郭旭辉, 朱鸿鹄, 吴冰, 高宇新, 胡乐乐, 曹鼎峰, . 基于人工神经网络的黄土含水率光纤被动感测技术研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 653-664.
[12] 王兵, 胡小波, 孔楠楠. 真空联合电渗加固超细颗粒疏浚土试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3523-3533.
[13] 王军, 张凯宇, 陈晟凯, 秦伟, 倪俊峰, 高紫阳, 张一帆, . 爆破挤淤法中炸药埋深对土体参数影响的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(1): 123-132.
[14] 杨家强, 朱玉龙, 奚邦禄, 张振华, . 不同含水率下脏污道砟累积塑性变形预测[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 715-722.
[15] 杜金飞, 杜宇翔, 贾永胜, 孙金山, 姚颖康, 谢全民, 范焜晖, . 水−动力耦合作用下红砂岩变形破坏与能耗分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 248-258.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!