凍融過(guò)程對(duì)膨脹土渠道邊坡劣化模式的影響

蔡正銀，朱 銳，2，黃英豪，張 晨，郭萬(wàn)里，陳 皓

（1.南京水利科學(xué)研究院 巖土工程研究所，江蘇 南京 210024；2.河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098）

1 研究背景

干濕循環(huán)作用和凍融循環(huán)作用的本質(zhì)都是由于水分的遷移或形態(tài)變化簡(jiǎn)化而得的邊界條件。基于此，大量的試驗(yàn)研究、數(shù)值模擬研究和理論研究對(duì)干濕或凍融循環(huán)作用下的邊坡劣化失穩(wěn)機(jī)理進(jìn)行了深入的探索[1-3]。由于應(yīng)力狀態(tài)和時(shí)間跨度方面均具有更好的相似性，離心模擬技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于巖土工程問(wèn)題的研究中[4-5]。陳生水等[6-7]通過(guò)離心模型試驗(yàn)對(duì)干濕循環(huán)作用下的膨脹土邊坡變形發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了探索，認(rèn)為膨脹土渠道邊坡的劣化失穩(wěn)具有淺層性和漸進(jìn)性的特點(diǎn)；陳皓等[8-9]開(kāi)展了考慮干濕循環(huán)作用的膨脹土渠道邊坡破壞機(jī)制離心模型試驗(yàn)研究，提出了淺層崩解剝落式的失穩(wěn)破壞形式。對(duì)于干濕循環(huán)作用下的膨脹土邊坡劣化失穩(wěn)機(jī)理，基本形成了統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，即干濕循環(huán)作用對(duì)膨脹土的裂隙發(fā)育和強(qiáng)度衰減有著促進(jìn)作用，并由此削弱了膨脹土渠道邊坡的穩(wěn)定性。對(duì)于凍融循環(huán)作用下的邊坡劣化失穩(wěn)機(jī)理，受限于凍土離心模擬技術(shù)發(fā)展緩慢，僅有少數(shù)學(xué)者做了探索[10-11]，張晨等[12]通過(guò)自主研制的渠道凍脹離心模擬設(shè)備開(kāi)展了凍融循環(huán)作用下的渠道邊坡劣化研究，認(rèn)為在無(wú)外界水源補(bǔ)給的閉場(chǎng)系統(tǒng)中，凍融循環(huán)作用導(dǎo)致的渠基土凍脹融沉變形量較??；唐少容等[13]開(kāi)展了考慮凍融循環(huán)作用的U 形襯砌渠道邊坡凍脹特性離心模型試驗(yàn)，認(rèn)為渠道在持續(xù)的低溫環(huán)境中未發(fā)生明顯的破壞，渠底和渠坡位置產(chǎn)生了顯著的凍脹變形。……