第ｌ７卷 第４期 安全与环境 工程 ＶｏＩ．１７ ＮＯ．４ ２０１０年 ７月 Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕ１． ２０１ ０ 川东天台乡滑坡滑带土蠕变特征 李建伟 ，简文星 。，张宏家 ，邓 超 （１．中国地质大学工程学院，武汉４３００７４；２．铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津３００１４２； ３．中国地质大学教育江三峡库区地质灾害研究中心，武汉４３００７４） 摘 要：为了研究川东天台乡滑坡滑带土的蠕变特性和长期强度，首先对滑带土进行了三轴固结排水蠕变试验，得 到了不同围压、不同应力加载等级下的全过程蠕变曲线，并采用“陈氏加载法”得到分别加载的蠕变曲线；然后根据蠕 变试验结果，建立了反映滑带土蠕变特性的Ｓｉｎｇｈ－Ｍｉｔｃｈｅｌｌ蠕变模型，并对该模型进行了参数辨识，结果表明Ｓｉｎｇｈ－ Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型能够很好地模拟该滑带土的蠕变特征；最后利用应力一应变等时曲线得到了滑带土的长期强度参数为ｃ 一２３．６ ｋＰａ、夺＝９．７。。该研究结果为进一步研究天台乡滑坡变形规律、滑坡治理和滑坡中长期预报提供了依据。 关键词：滑带土；三轴排水蠕变试验；Ｓｉｎｇｈ－Ｍｉｔｃｈｅｌｌ蠕变模型；长期强度；天台乡滑坡 中图分类号：Ｘ９３；Ｐ６４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｉ６７１—１５５６（２０１０）０４—０１０５—０６ Ｃｒｅｅｐ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｌｉｐ Ｚｏｎｅ Ｓｏｉｌ ｏｆ Ｔｉａｎｔａｉｘｉａｎｇ Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｉｎ Ｅａｓｔ Ｓｉｃｈｕａｎ ＬＩ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ ，ＪＩＡＮ Ｗｅｎ－ｘｉｎｇ ，ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇ—ｊｉａ ，ＤＥＮＧ Ｃｈａｏ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ ３ｒｄ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１４２，Ｃｈｉｎａ； ３．ＴｈｒｅｅＧｏｒｇｅｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏ，－Ｇｅｏ—ｈａｚａｒｄ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｏｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｉｐ ｚｏｎｅ ｓｏｉｌ ｏｆ Ｔｉａｎｔａｉｘｉａｎｇ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｉｎ ｅａｓｔ Ｓｉｃｈｕａｎ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｄｒａｉｎｅｄ ｔｒｉａｘｉａｌ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔｓ ａｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｆｕｌｌ—ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ａｎｄ ｍｕｌｔｉ—ｇｒａｄｅ ｌｏａｄｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒ— ｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉ—ｓｔｅｐ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｌｏａｄ ａｒｅ ｇａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ“Ｃｈｅｎ ｍｅｔｈｏｄ”．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｌ・ｔｓ ｏｆ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ，Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ ｃｒｅｅｐ ｍｏｄｅｌ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ｓｌｉｐ ｚｏｎｅ ｓｏｉｌ ｉｓ ｅｓ－ ｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ ｃｒｅｅｐ ｍｏｄｅｌ ａｒｅ ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ，ｔｈｅ ｃｒｅｅｐ ｍｏｄｅｌ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｉｓ ｔｈｏｕｇｈｔ ｔｏ ｂｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｃｒｅｅｐ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ ｓｏｉｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｉｐ ｚｏｎｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｓｌｉｐ ｓｏｉｌ ｉｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎ ｅｑｕａｌ—ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅ，ｃ一２３．６ｋＰａ，巾一９．７。，ｔＯ ｐｒｏｖｉｄｅ ｄｅｐｅｎｄａｂｌｅ ｔｅｓｔ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ０ｎ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｕｌｅｓ，ｌａｎｄｓｌｉｄｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｍｅｄｉｕｍ—ｔｅｒｍ ａｎｄ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌｉｐ ｚｏｎｅ ｓｏｉｌｓ￣ｄｒａｉｎｅｄ ｔｒｉａｘｉａｌ ｃｒｅｅｐ ｔｅｓｔ；Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ ｃｒｅｅｐ ｍｏｄｅｌ；ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ； Ｔｉａｎｔａｉｘｉａｎｇ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ 关注的课题。在滑坡的变形与复活方面，滑带土力 ０ 引 言 学性质的强度损伤积累及时问效应起着控制作用。 由滑带土蠕变试验得出的长期强度是边坡稳定性评 滑带土的蠕变研究是滑坡防治工程中受到广泛 价时的一个重要力学参数，也是工程界进行边坡设 收稿日期：２０１０—０２—０４ 修回日期：２０１０—０５—０４ 基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎｏ．４０６７２１８７、Ｎｏ．４０９７２１８４） 作者简介：李建伟（１９８５一），男，硕士研究生，主要研究方向为岩土体稳定性。Ｅ—ｍａｉｌ：ｌｉｊｗｃｕｇ＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ １Ｏ６ 安全与环境工程 第ｌ７卷 计和稳定性计算时的一个难题。因此，在实际工程 中评价滑坡的稳定性时，进行滑带土的蠕变试验就 显得十分重要Ｌ１ ］。目前，已有学者［３御通过直接剪 切试验或三轴试验［５ 针对不同滑坡的滑带土进行 了蠕变试验研究，对滑带土的蠕变模型进行了分析。 笔者以四川天台乡滑坡滑带土为例，对滑带土的重 塑样进行不同围压、不同应力加载等级下的三轴固 结排水蠕变试验研究，建立了反映该滑带土蠕变特 性的模型，并得出该滑带土的长期强度参数，以为滑 坡变形分析和滑坡中长期预报提供可靠的试验依 据。 １ 天台乡滑坡特征 天台乡滑坡位于川东凹褶带与大巴山褶皱带的 交界处，处于五宝场背斜东翼和平楼山向斜之间。 滑坡区属中等切割的构造剥蚀中山区，出露基岩为 侏罗系中统遂宁组（Ｊ：ｓｎ）地层，岩性以棕红色、紫红 色砂质泥岩、泥质粉砂岩为主夹数层紫灰色、紫红色 细粒石英砂岩Ｌ７］。滑坡总体积为２ ５００×１０ ｍ。，滑 体厚度一般为７～４９．３ １ＴＩ，在纵向上总体为后部厚、 前部薄，后部滑体厚度多在３５￣４５ ｍ，前部为２０ ｍ 左右，在滑坡前缘，中段的滑体厚度为２０ ｍ左右， 北段的厚度在１０ ｍ左右，南段不足１０ ｍ，平均厚度 为２３ ｍ（见图１）。滑面整体倾角为７。，主要沿泥岩 与砂岩的接触面或砂岩顶部的泥岩层面滑动（见图 ２）。大气降水是滑坡松散堆积层中地下水的主要补 图１天台乡滑坡工程地质平面图 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｍａｐ ｏｆ Ｔｉａｎｔａｉ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ １．滑坡周界；２．滑坡主滑方向；３．侏罗系遂宁组；４．堵河堆积段； ５．堆积物溃决冲积扇；６．滑坡剪出口；７．积水洼地；８．变形区分界 线；９．河床；１０．公路；１１．蓄水水塘；１２．冲沟；１３．钻孔及其编号 ５５０ ５００ ４５０ 恒４ｏ０ ３５０ ３００ ２００ ４００ ６００ ８００ ｌ ０００ ｌ ２００ 水平距离／ｍ 图２天台乡滑坡 Ａ 工程地质剖面图 Ｆｉｇ．２ Ａ—Ａ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉａｎｔａｉ ｌａｎｄｓｌｉｄｅ １．滑带土；２．粉质黏土夹碎块石；３．泥岩；４．砂岩；５．强风化； ６．中风化；７．侏罗系遂宁组；８．滑动面；９．基岩产状 给来源，积水洼地和冲沟中地表水的侧向补给也是 地下水的补给来源之一。 ２滑带土基本性质测试及三轴蠕变试验 ２．１滑带土的基本性质测试 在天台乡滑坡前缘采取滑带土原状样作为试验 土样。采样点可见滑带厚度为１５～３５ ｃｍ，为紫红 色黏土或粉质黏土，含角砾１０ ～３０ 左右，成分 主要为泥岩或砂质泥岩。 采用电镜扫描对该滑带土进行微观特征观察， 发现其矿物成分以黏土矿物为主，石英、长石、方解 石次之。同时对该滑坡滑带土原状样进行含水率和 天然密度测试，结果为：天然含水率２Ｏ．０ ９／５，天然密 度２．０９ ｇ／ｃｍ。，干密度１．７４ ｇ／ｃｍ。。滑带土的平均 塑限为１６．７ ，平均液限为２８．２ ，塑性指数为 １１．５，根据土工试验规范［８］，该滑带土可定名为粉质 黏土。该土样的三轴固结不排水剪的内聚力Ｃ为 ５２．５ ｋＰａ，内摩擦角 为１１．７。。 ２．２滑带土的三轴蠕变试验 根据原状土样的天然含水率和密度进行了重塑 土制样。该试样尺寸底面积ｓ为１２ ｃｍ。，高度Ｈ 为８ ｃｍ。 试验仪器采用应力式三轴流变仪（该仪器为中 国科学院武汉岩土力学研究所对南京自动化设备总 厂生产的ＳＪ一１Ａ．Ｇ型应变式三轴仪改装而成，仪器 的轴向加载设备由原来的应变控制式改换为砝码加 载的应力控制式［ｇ］）。根据天台乡滑坡滑动时的实 际情况，本试验以饱和状态进行，试样首先在饱和器 中先抽气饱和，然后在三轴剪切仪上反压力饱和，饱 和度均达到９８ 以上。 第４期 李建伟等：川东天台乡滑坡滑带土蠕变特征 １Ｏ７ 试验加载方法采用常用的陈氏加载法＿ｌ ，根据 滑体厚度及饱和重度，围压确定为２００ ｋＰａ、３００ ｋＰａ、４００ ｋＰａ ３个等级。根据三轴固结不排水剪切 试验，确定土样的极限偏应力值，加载分级一般取 ～ ５～８级，各级偏应力水平下的稳定标准ｌｇ 采用连续 ２天变形量小于０．０１ ｍｉｌｌ。 厦 从分级加载如何转换为分别加载，国内部分学 者对蠕变数据的处理采用了基于线性的Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ 暴 叠加原理，使用的是“坐标平移法＂Ｉｌｌ’ ］，但在非线 性条件下，由于逐次对介质的作用效果并不遵守简 单的叠加原理，建立在非线性数学物理概念上的力 学本构关系难以作出，因此对于非线性数据的处理 图５ ４００ ｋＰａ围压下试样蠕变曲线 Ｆｉｇ．５ Ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ４００ ｋＰａ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ 还有待改进。而陈氏加载法是利用作图法建立真实 的变形过程的叠加关系，对线性或非线性的加载数 据处理均适用ｌ】 。为此，本研究采用陈氏法，对原 ３滑带土的蠕变模型 ３．１ Ｓｉｎｇｈ－Ｍｉｔｃｈｅｌｌ应力一应变一时间关系模型 始资料进行处理，得到不同围压下的分别加载蠕变 曲线簇，见图３至图５。由图３至图５可以看出，土 样在蠕变初期即表现出明显的非线性特征。 在经验蠕变模型中，一般认为土体的应变是应 力和时间的函数。Ｓｉｎｇｈ、Ｍｉｔｃｈｅｌｌ（１９６８）在总结了 单级常应力加载、排水与不排水三轴压缩试验结果 的基础上，提出应力一应变关系采用指数函数、应变一 时问关系采用幂函数的模型。该模型广泛适用于排 ＼ 水或不排水条件、不同饱和状态、原状土或重塑土以 及正常固结或超固结状态＿ｊ 引。该模型可表示为 Ａｅｘｐ（ａＤ，）（￡，／ｔ） （１） 暴 一式中： 为轴向应变速率；Ｄ 为剪应力水平；ｔ为加 载时间（ｍｉｎ），ｔ，为单位参考时间（ｒａｉｎ），Ａ、ａ、ｍ为 加载时间／（×１０’ｍｉｎ） 模型参数。 ≠１时，Ｓｉｎｇｈ－Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型方程经积分简化 后推导可得 ｅ＝Ｂｅｘｐ（／ｇＤ ）（ｔ／ｔ ） （２） 图３ ２００ ｋＰａ围压下试样蠕变曲线 Ｆｉｇ．３ Ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ２００ ｋＰａ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ 式中：ｅ为任一时刻的应变；ｔ 为单位参考时间 （ｍｉｎ）；Ｄ 为剪应力水平，Ｄ，一（ 】一 ３）／（ 一 。）ｒ， （ 一巩） 可由常规三轴固结压缩试验求得。 ＼ 该模型需要确定的３个参数是Ｂ、 、 。 ３．２ Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型参数辨识 －叵 暴 试验结果分析时取ｆ，一１ ｍｉｎ作为单位参考时 间，通过对（２）式两边取对数可得 １ｎｅ—ＩｎＢ＋ ＋Ａｌｎｔ （３） 由（３）式和试验数据可知，Ｉｎｅ—ｌｎｔ呈线性关系， 其斜率对应不同应力水平下的 值，取其平均值作 图４ ３００ ｋＰａ围压下试样蠕变曲线 Ｆｉｇ．４ Ｃｒｅｅｐ ｃｕｒｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ３００ ｋＰａ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ 为模型的参数。Ｂ和｜８可以从ｌｎｅ－Ｄ，线性关系曲线 图中求得，曲线斜率为 ，截距为ｌｎＢ＋；ｔｉｎｔ。有学者 确定Ｂ和 参数的方法是取ｔ一￡，时的ｌｎｅ－Ｄ 曲线 的斜率作为 ，截距作为Ｂ。但也有研究表明Ｅ６］，Ｂ １Ｏ８ 安全与环境工程 第１７卷 和 并不于时间ｔ，由不同的等时曲线推导的Ｂ 和 仍然具有一定的离散性。故本研究取不同等时 定时，得出的Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型方程较好地反映 了蠕变的试验结果（见图３至图５）。 模型方程的ｌｎ￡＿ｌｎｔ和ｌｎｓ－Ｄ 的线性关系分别 见图６（ａ）～（ｆ），对应的Ｂ、口、 参数见表１。对３个 曲线计算出Ｂ和 参数的平均值作为模型参数。 笔者在利用Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型描述本研究中 滑带土的蠕变特征时发现，如果按上述方法求取参 数，得出的拟合结果不甚理想，尤其在较高应力水平 的蠕变后期阶段，拟合曲线变陡偏离试验曲线。通 过对模型参数及蠕变曲线的进一步分析，发现当 参数均取平均值作为Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型的参数， 所得参数见表２。 ３．３模型验证 为了验证本研究所得模型的合理性，将表２中 的各参数代入式（２），并取一定的时间变量，得出３ 个不同围压下的Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型曲线，见图３ 至图５。 值取试样进入稳定蠕变阶段Ｉｎｓ－ｌｎｔ曲线的斜率， 和ｌｎＢ＋Ａｌｎｔ的值分别用试样进入稳定蠕变阶段时 （本次按１ ｄ后取值）ｌｎｓ－Ｄ 曲线的斜率和截距来确 ｌｎｆ Ｄ． （ａ）围￣－２００ ｋＰａ时ｌｎｅ—ｌｎｆ曲线 （ｂ）围／￣，２００ｋＰａ时ｌｎｅ—Ｄ 曲线 ｌｎｔ Ｄ （ｃ）围￣，３００ ｋＰａ时ｌｎ６一ｌｎｔｌｔｔｔ线 （ｄ）围￣，３００ｋＰａ时１ｎｓ—Ｄ，曲线 １．０ ———一 ＝Ｕ．８２２ ０．５ Ｄ，＝Ｏ．６９６ 三０ Ｄ 一Ｏ．４１１ ●——●———●一 ０．５ 一 ・一试验点 拟合曲线 。。 Ｄ ｏ＿１６５ 一 ●—— ——ｒ—一１．Ｏ ８．０ ８．２ ８．４ ８．６ ８．８ ｌｎｔ ９．０ ９．２ ９．４ Ｄ， （ｅ）围压４００ ｋＰａ时ｌｎｇ—ｌｎｔｌ￣ｌ线 （ｆ）围￣，４００ｋＰａ时ｌｎｅ—Ｄ 曲线 图６试样模型参数拟合曲线 Ｆｉｇ．６ Ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ （ Ｂ 第４期 ｍ 李建伟等：川东天台乡滑坡滑带土蠕变特征 ｍ Ｂ ｎ １Ｏ９ 表１不同围压下的模型参数值 Ｔａｂｌｅ １ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃ０ｎｆｉｎｉｎｇ Ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ ㈣ ㈣ Ｄ ０．１９５ ０．０４５ ２ ０．３５５ ０．０６２ ９ ０．５５０ ０．０７７ ６ ０．７４１ ０．０８５ ９ ０．９７１ ０．０７８ ０ ９ Ｏ ４ 滑带土的长期强度 １４ １ ６ １ ｎｕ ２ ０ ２ ５ ㈣ 根据对蠕变试验数据的重新处理可以得到等时 ３ ０ １２ ６ ５曲线，以此来确定长期强度参数是一个直接可靠的 方法口 。其具体方法是：根据试验资料将不同围 ５ ４ ０ ０ ０ ２ １ ３ ０ １ ２ ５ ３ 压下的不同时刻的等时曲线绘制于同一坐标系得到 Ｏ Ｏ Ｏ ０ ６ ２ ㈣ ㈣ 等时曲线簇；在试样从初始加载到进入长期强度状 ¨ 表２ Ｓｉｎｇｈ－Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型方程参数 Ｔａｂｌｅ ２ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ ｃｒｅｅｐ ｍｏｄｅｌ 由图３至图５可以看出：模型计算曲线与试验 数据趋势基本一致。当应力水平较高时，模型曲线 的前期应变值要高于试验数据，但是对于蠕变后期 的预测是比较准确的。通过与试验数据比较分析可 知，在每一级荷载加载初始，土体呈现出蠕变的衰减 阶段即不稳定阶段，随着时间的增长，蠕变速率逐渐 减小，土体处于稳定的流动阶段，试验中没有观察到 蠕变的第三阶段，即加速蠕变阶段。利用Ｓｉｎｇｈ— Ｍｉｔｃｈｅｌｌ模型拟合蠕变初期衰减阶段时，存在一定 偏差，这可能是由于模型的参数均选取了稳定蠕变 阶段的试验数据进行的拟合。在稳定蠕变阶段，模 型曲线很好地拟合了试验曲线。有研究者口 在蠕 变的不同阶段分别取不同的参数来对模型进行改 进，发现能更好地反映试验结果，可见在模型的参数 辨识方面仍有待做进一步的研究。 态时，应变一时间曲线表现为由衰减蠕变向稳定蠕变 ９ ０ ２ ０ ｌ ４ ６ ０ ６ ０ ５ １ 伽 转化Ｉ４ ，反映到应力一应变等时曲线上就会出现拐 ｌ１ ０ ● ２● 点，而对应于该点的应力值，即为长期强度状态时刻 Ⅲ 对应的偏应力值ｑ，其中ｑ一 －－０＂。。 笔者采用上述方法来确定滑带土的长期强度参 数。以２００ ｋＰａ的等时曲线簇（见图７）为例，可以 看出：在低应力的情况下，曲线之间的间距很小，可 认为试样没发生稳定蠕变；随着应力的增大，曲线簇 的间距逐渐变大，时间效应逐级明显，并在某一点发 生较显著的弯曲，该点对应的偏应力强度在１３１ ｋＰａ附近，可以认为１３１ ｋＰａ为长期强度对应的偏 应力值。同理可得出３００ ｋＰａ、４００ ｋＰａ围压时长期 强度对应的偏应力值，见表３。 ～ 匠 图７ ２００ｋＰａ围压下试样等时曲线 Ｆｉｇ．７ Ｃｒｅｅｐ ｅｑｕａｌ－ｔｉｍｅ ｃｕｒｖｅｓ ｕｎｄｅｒ ２００ ｋＰａ ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ 表３滑带土长期强度下的应力值 Ｔａｂｌｅ ３ Ｖａｌｕｅ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ 图８为基于滑带土蠕变试验得到的长期强度下 的各个应力值作出的长期强度包线图，可得出长期 抗剪强度参数：内聚力Ｃ为２３．６ ｋＰａ、内摩擦角 为 ９．７。。相对于三轴固结不排水剪的强度参数（Ｃ一 ５ ２．５ｋＰａ， 一１１．７。），长期强度参数内聚力要减小 ｌ１Ｏ 安全与环境工程 第１７卷 ｌ ５Ｏ １００ ５０ ０ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ ／（ｋＰａ） 图８ 滑带土长期强度包络线 Ｆｉｇ．８ Ｍｏｈｒ ｃｉｒｃｌｅｓ ａｎｄ Ｍｏｈｒ ｅｎｖｅｌｏｐｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ５５ ，内摩擦角要减小１７ 。因此，在进行滑坡体 稳定性计算或对变形控制要求较高时（小变形），应 当采用土体的长期强度参数。 ５结论 （１）滑带土的蠕变试验为非线性衰减试验，川 东天台乡滑坡的滑带土表现出较明显的流变特性。 笔者利用对线性或非线性数据处理均适用的陈氏加 载法对分级加载的全过程曲线数据进行处理，得到 了分别加载的蠕变曲线。 （２）对Ｓｉｎｇｈ—Ｍｉｔｃｈｅｌｌ蠕变模型的参数选取进 行了修正，采用进入稳定流变阶段的试验数据来拟 合Ｂ、 和 ３个参数，对不同围压、不同时间下的各 参数均采用平均值，并通过不同围压下的模型计算 曲线与试验曲线的比较分析可知，该模型能够较好 地反映本试验数据，准确地反映和预测了天台乡滑 带土的蠕变特性。 （３）利用应力一应变等时曲线簇确定出滑带土 的长期强度参数，其内聚力为２３．６ ｋＰａ、内摩擦角 为９．７。，相对于三轴固结不排水剪试验的强度参数 分别要减小５５ 和１７ 。可见，对于可能发生蠕滑 的坡体，评价其稳定性时必须考虑滑带土因流变而 产生的强度降低，稳定性计算时须考虑长期抗剪强 度参数。 致谢：本试验是在中国科学院武汉岩土力学研 究所岩土力学与工程国家重点实验室完成的，特此 表示感谢。 参考文献： ［１３ Ｃ．Ｃ．维亚洛夫．杜余培译．土力学的流变原理［Ｍ］．北京：科学出 版社，１９８７． ［２３程东幸，刘大安，丁恩保，等．滑带土长期强度参数的衰减特性研 究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，（Ｓ２）：５ ８２７—５ ８３３． ［３３汪斌，朱杰兵，唐辉明，等．黄土坡滑坡滑带土的蠕变特性研究 ［Ｊ］．长江科学院院报，２００８，２５（１）：４９—５２． ［４］严绍军，项伟，唐辉明，等．大岩淌滑坡滑带土蠕变性质研究［Ｊ］． 岩土力学，２００８，２９（１）：５８—６２． ［５３韩爱果，聂德新，任光明，等．大型滑坡滑带土剪切流变特性研究 ［Ｊ３．工程地质学报，２００１，９（４）：３４５—３４８． ［６３王志俭，殷坤龙，简文星．万州区红层软弱夹层蠕变试验研究 ［Ｊ３．岩土力学，２００７，２８（ｓ）：４０—４４． ［７３四川省华地建设工程有限公司．四川省宣汉县天台乡滑坡勘察 报告［Ｒ］，成都：四川省华地建设工程有限公司，２００４． ［８３ ＧＢ／ＴＳ０１２３—１９９９，土工试验方法标准ＩＳ］． ［９］卢萍珍，曾静，盛谦．软黏土蠕变试验及其经验模型研究口］．岩 土力学２００８，２９（４）：１ Ｏ４１—１ ０４４． ［１０３陈宗基，康文法．岩石的封闭应力、蠕变和扩容及本构方程［Ｊ］． 岩石力学与工程学报，１９９１，１０（４）：２９９—３１２． ［１１］孙钧．岩土材料流变及工程应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版 社，１９９９． ［１２３刘雄．岩石流变学概论［Ｍ３．北京：地质出版社，１９９４． ［１３３邓志斌．软黏土蠕变试验与本构模型辨识方法研究及应用［Ｄ３． 长沙；中南大学，博士学位论文，２００７． ［１４］朱鸿鹄，陈晓平，程小俊，等．考虑排水条件的软土蠕变特性及模 型研究［Ｊ３．岩土力学，２００６，２７（５）：６９４—６９８． ［１５］王琛，张永丽，刘浩吾．三峡泄滩滑坡滑动带土的改进Ｓｉｎｇｈ— Ｍｉｔｃｈｅｌｌ蠕变方程［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（３）：４１５—４１８． ［１６］周德培．流变力学原理及其在岩土工程中的应用［Ｍ］．成都：西 南交通大学出版社，１９９５． ［１７］许东俊．软弱岩体流变特性及长期强度测定方法［Ｊ］．岩土力学， １９８０，２（１）：３７—５Ｏ．
