[口头报告]夹冰裂隙岩体剪切滑移机制及抗剪强度模型研究

夹冰裂隙岩体剪切滑移机制及抗剪强度模型研究
编号：3847 稿件编号：3379 访问权限：私有 更新：2023-04-20 22:19:23 浏览：334次 口头报告

报告开始：2023年05月07日 15:38 （Asia/Shanghai）

报告时间：8min

所在会议：[3A] 3A、地质灾害与工程地质 » [3A-3] 3A-3 地质灾害与工程地质

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摘要
随着全球气候变暖和寒区人类工程活动增加，多年冻土区岩土体边坡消融崩滑灾害频发。目前，关于土质边坡热融滑塌问题得到了广泛的关注和研究，但关于冻结裂隙岩质边坡消融滑塌灾害发生机理尚不清楚，其根本原因是对夹冰裂隙岩体剪切滑移机制认识不清，且缺乏考虑夹冰裂隙消融软化特征的抗剪强度模型。
本团队考虑裂隙粗糙度与开度、冻结温度、法向力等因素的影响，开展了一系列夹冰裂隙室内剪切试验，探究了夹冰裂隙岩体的剪切滑移机制。研究表明：（1）粗糙夹冰裂隙的抗剪强度较光滑裂隙大，但夹冰裂隙剪切强度主要受少数显著凸起控制而并非整个裂隙的粗糙度系数，其抗剪强度与显著凸起前的聚集冰面积成正比；（2）随着裂隙开度的增加，节理粗糙度的影响逐渐减小，当超过临界厚度时，夹冰裂隙的抗剪强度趋近于纯冰的抗剪强度；（3）夹冰裂隙抗剪强度随着冻结温度的升高而快速降低，当冻结温度超过-1℃时，夹冰裂隙的破坏模式从裂隙冰的剪切破坏转变为冰-岩界面脱粘；（4）夹冰裂隙的抗剪强度随着法向应力的增加而线性增加，说明莫尔库伦准则同样适用于表征夹冰裂隙的抗剪强度。基于上述实验结果，黄诗冰等人进一步对Barton等人提出的JRC-JCS剪切模型进行了改进，构建了考虑充填厚度、粗糙度影响的夹冰裂隙抗剪强度模型。此外，为了深入研究夹冰裂隙的升温脱粘机制，本研究团队还进一步开展了夹冰裂隙升温过程中的拉伸试验，试验结果表明，夹冰裂隙与纯冰两者的抗拉强度变化规律非常相似，均随温度呈恒定的对数衰减规律。此外，当冻结温度从-15 ℃升至-0.5 ℃时，拉伸破坏面仍位于裂隙冰内部，而并未发生冰-岩界面脱粘现象，说明冰-岩界面的粘结强度大于冰自身的抗拉强度。
随着全球气温变暖，高海拔高寒地区经常发生高山岩体消融崩塌灾害，该研究成果可用于阐明该类灾害的发生机制；改进后的夹冰裂隙剪切强度模型也可为进行该类灾害发生过程仿真与预测提供理论支撑。
 
关键字
夹冰裂隙,剪切强度,消融软化,强度模型
报告人
黄诗冰
武汉科技大学

稿件作者
黄诗冰 武汉科技大学
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