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摘要：库水位升降作用下三峡库区土质岸坡坡体吸水、应力集中及滑移变形，形成不同时段和不同空间部位的裂缝体系。通过模型试验的方法，分析了土质岸坡在一个蓄水降水循环周期内裂缝体系的时空演化分期配套规律。试验结果表明：蓄水初期，裂缝主要出现在岸坡前缘水位线附近，且出现频率高、规模逐渐增大，岸坡出现局部坍塌破坏；蓄水中期，岸坡前后缘均有裂缝出现，但出现频率低、规模减小；蓄水后期，前缘裂缝发育基本消失，后缘裂缝继续发育，岸坡以沿滑动面整体蠕滑为主；水位上升过程中暂停蓄水时裂缝发展缓慢。降水阶段，拉张裂缝主要出现在岸坡坡体后缘，初期降水裂缝出现频率较低，发展缓慢；后期降水裂缝出现频率、规模变大，产生下座变形及下错台坎；水位下降阶段岸坡沿滑动面发生整体缓慢蠕滑。
关键词：岩土力学；库水位升降；模型试验；土质岸坡；变形特征
中图分类号：P642.22
文献标志码：A
文章编号：16744764（2014）01009209
三峡水库蓄水以来，库区失稳岸坡在数量和方量都有增多的趋势，如不能对岸坡的变形做出准确的判断并采取相应的防治措施，将会造不可估量的损失。库区岸坡在库水位周期性升降作用下，要经历一个较长的变形发展演化过程，且变形在时间和空间变化有一定的规律[1]。目前，对边坡变形的研究，很多学者在现场监测数据分析和模型试验方面做了大量的工作[217]，胡显明等[3]通过三峡库区一复活型库岸边坡监测数据的理论分析，表明其运动轨迹具有分形特征；Greif等[5]把ERS和ENVISAT传感器获取的合成雷达数据用于斯洛伐克中部山体滑坡变形的量测，此过程精确识别滑坡滑动后坡体位移量和边界。陈洪凯等[12]以重庆库区江津艾坪山滑坡为原型，采取几何相似、物理近似相似的半定量试验模型，分析了松散土体滑坡吸水、蠕变过程、强度衰减及滑移启动的宏观趋势。罗先启等[16]针对自动网格法用于大型滑坡模型试验位移测量时所存在的问题提出了解决措施，并以三峡库区石榴树包滑坡模型试验为例，分析了库岸边坡在不同水位运行工况下的位移规律。李邵军等[18]通过离心模型试验，模拟了库岸边坡在水位升降作用下的失稳过程，得到了库岸边坡的破坏模式和裂缝的变形演化过程。现有对岸坡变形的研究大多是对观测点位移量变化的理论和试验分析，但在坡体不同部位，不同变形阶段会产生拉应力、压应力、剪应力等局部应力集中，并在相应部位产生与其力学性质对应的裂缝。同时，这些裂缝还会在时间和空间上表现出不同的分布变形特性，而岸坡变形中坡面裂缝随时间和空间的变化无法精确量测，研究较少。
本文通过模型试验的方法，对试验模型坡面新生裂缝进行现场量测，分析库区土质岸坡在库水位周期性升降作用下坡体裂缝的时间、空间演化分期配套规律，为三峡库区土质岸坡的分期分区治理提供依据。
1模型试验
1.1试验目的
建立三维地质试验模型，通过观测土质岸坡在水位升降过程中新生拉张裂缝随时间变化出现的频率与规模大小，以及在库水位升降作用下坡面新生裂缝纵向和横向的空间发展过程，揭示土质岸坡在库水位周期性升降作用下表面拉张裂缝的时间、空间演化分期配套规律。
梁学战，等：库水位升降作用下土质岸坡变形特征实验研究
1.2模型相似比
试验模型根据相似原理，结合土质岸坡的工程地质条件和地质作用因素，模型采用的主要参数相似条件有模型几何尺寸相似、物理力学性质相似、渗透性相似以及蓄水时间相似。
1）根据岸坡原型尺寸和实验条件取几何相似系数λl=25。
2）物理力学性质相似系数：为得到与岸坡原型较一致的结果，在进行2次小型模型试验的基础上，坡体容重相似系数、坡体内摩擦角和粘聚力相似系数分别为λγ=1、λφ=1和λc=1；为缩短试验时间，渗透系数相似系数λk=0.1。
3）蓄水时间相似，根据几何相似和渗透系数相似：
λvs=λk·λg=λk（λh/λl）=0.1（25/25）=0.1（1）
关键词：岩土力学；库水位升降；模型试验；土质岸坡；变形特征
中图分类号：P642.22
文献标志码：A
文章编号：16744764（2014）01009209
三峡水库蓄水以来，库区失稳岸坡在数量和方量都有增多的趋势，如不能对岸坡的变形做出准确的判断并采取相应的防治措施，将会造不可估量的损失。库区岸坡在库水位周期性升降作用下，要经历一个较长的变形发展演化过程，且变形在时间和空间变化有一定的规律[1]。目前，对边坡变形的研究，很多学者在现场监测数据分析和模型试验方面做了大量的工作[217]，胡显明等[3]通过三峡库区一复活型库岸边坡监测数据的理论分析，表明其运动轨迹具有分形特征；Greif等[5]把ERS和ENVISAT传感器获取的合成雷达数据用于斯洛伐克中部山体滑坡变形的量测，此过程精确识别滑坡滑动后坡体位移量和边界。陈洪凯等[12]以重庆库区江津艾坪山滑坡为原型，采取几何相似、物理近似相似的半定量试验模型，分析了松散土体滑坡吸水、蠕变过程、强度衰减及滑移启动的宏观趋势。罗先启等[16]针对自动网格法用于大型滑坡模型试验位移测量时所存在的问题提出了解决措施，并以三峡库区石榴树包滑坡模型试验为例，分析了库岸边坡在不同水位运行工况下的位移规律。李邵军等[18]通过离心模型试验，模拟了库岸边坡在水位升降作用下的失稳过程，得到了库岸边坡的破坏模式和裂缝的变形演化过程。现有对岸坡变形的研究大多是对观测点位移量变化的理论和试验分析，但在坡体不同部位，不同变形阶段会产生拉应力、压应力、剪应力等局部应力集中，并在相应部位产生与其力学性质对应的裂缝。同时，这些裂缝还会在时间和空间上表现出不同的分布变形特性，而岸坡变形中坡面裂缝随时间和空间的变化无法精确量测，研究较少。
本文通过模型试验的方法，对试验模型坡面新生裂缝进行现场量测，分析库区土质岸坡在库水位周期性升降作用下坡体裂缝的时间、空间演化分期配套规律，为三峡库区土质岸坡的分期分区治理提供依据。
1模型试验
1.1试验目的
建立三维地质试验模型，通过观测土质岸坡在水位升降过程中新生拉张裂缝随时间变化出现的频率与规模大小，以及在库水位升降作用下坡面新生裂缝纵向和横向的空间发展过程，揭示土质岸坡在库水位周期性升降作用下表面拉张裂缝的时间、空间演化分期配套规律。
梁学战，等：库水位升降作用下土质岸坡变形特征实验研究
1.2模型相似比
试验模型根据相似原理，结合土质岸坡的工程地质条件和地质作用因素，模型采用的主要参数相似条件有模型几何尺寸相似、物理力学性质相似、渗透性相似以及蓄水时间相似。
1）根据岸坡原型尺寸和实验条件取几何相似系数λl=25。
2）物理力学性质相似系数：为得到与岸坡原型较一致的结果，在进行2次小型模型试验的基础上，坡体容重相似系数、坡体内摩擦角和粘聚力相似系数分别为λγ=1、λφ=1和λc=1；为缩短试验时间，渗透系数相似系数λk=0.1。
3）蓄水时间相似，根据几何相似和渗透系数相似：
λvs=λk·λg=λk（λh/λl）=0.1（25/25）=0.1（1）