土石混合體工程地質(zhì)力學(xué)特性及其結(jié)構(gòu)效應(yīng)研究*

胡瑞林 李 曉 王 宇 高 瑋 夏加國(guó) 李志清 高文偉 孫永帥

(①中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京 100029， 中國(guó)) (②中國(guó)科學(xué)院大學(xué)， 北京 100049， 中國(guó)) (③北京科技大學(xué)， 北京 100083， 中國(guó)) (④中國(guó)核電工程有限公司， 北京 100840， 中國(guó)) (⑤延安大學(xué)， 延安 716000， 中國(guó)) (⑥中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)， 北京 100083， 中國(guó))

0 引 言

“土石混合體”是土和塊石的隨機(jī)混合物，在自然界分布非常廣泛，崩坡積物、殘積物、沖洪積物、冰水堆積物等均屬于土石混合體(圖 1)。地質(zhì)上常稱其為“堆積體”，而工程地質(zhì)學(xué)者則更加強(qiáng)調(diào)其材料與結(jié)構(gòu)上的特殊性，將之稱為“土石混合體”(油新華， 2001； Medley， 2002； 油新華等， 2002)。土石混合體與一般巖土體不同，構(gòu)成這類地質(zhì)體的“塊石”和“土”不僅大小十分懸殊、結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且物理力學(xué)性質(zhì)也相差懸殊。可以說(shuō)，其力學(xué)性能界于土和巖石之間、材料屬性則介于散體與連續(xù)介質(zhì)之間，工程力學(xué)行為極為特殊、復(fù)雜、難以精確刻畫(huà)，是工程地質(zhì)力學(xué)研究的最薄弱環(huán)節(jié)之一，也是我國(guó)西南山區(qū)斜坡災(zāi)害的最主要載體，相關(guān)災(zāi)害事件舉不勝舉，具有“分布廣、穩(wěn)定性差、活動(dòng)頻繁、治理難度大”等顯著特點(diǎn)。因此，加強(qiáng)土石混合體工程地質(zhì)力學(xué)特性及其災(zāi)害控制機(jī)理研究，對(duì)于保障該地區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)以及重大工程建設(shè)的長(zhǎng)治久安具有十分重要意義。

圖 1 典型土石混合體構(gòu)成(云南虎跳峽谷公路邊坡)Fig. 1 Typical soil-rock mixture composition

其實(shí)，人們對(duì)土石混合體結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究早有關(guān)注(Lindquist， 1994； Medley， 1994； 武明， 1997; 郭慶國(guó)， 1998； 董云， 2005; Sonmez et al.， 2006; 李曉等， 2007; Coli et al.， 2012)，但由于探測(cè)技術(shù)條件的限制，人們一直不能準(zhǔn)確把握隱伏土石結(jié)構(gòu)的精細(xì)狀態(tài)，因而缺乏對(duì)土石混合體結(jié)構(gòu)性問(wèn)題的深入了解。……