谌文武等：渗透剪切作用下黄土的力学特征 .647· 的机理分析中，渗流场与应力场耦合作用下的黄土 研究.工程地质学报，2016,24(4)：485) 边坡失稳问题可利用该公式进行计算确定强度 [4]Wang T X,Luo Y,Zhang H.Two-dimensional steady flow rate 参数. equation for loess joints.Chin J Geotech Eng,2013,35(6): 1115 黑方台滑坡群和泾阳南源滑坡群的发生，与上 (王铁行，罗扬，张辉.黄土节理二维稳态流流量方程.岩土 部黄土在灌溉作用下的渗透剪切密切相关.灌溉过 工程学报，2013,35(6)：1115) 程中，黄土坡体质量增加，导致剪应力产生：灌溉水 [5]Ni W D,Tang H M,Hu X L,et al.Research on deformation and 在黄土体中形成渗流场.渗流场与应力场耦合后的 stability evolution law of Huangtupo riverside slump-mass No.I. 渗透剪切作用是此类滑坡形成的重要因素之一，研 Rock Soil Mech,2013,34(10):2961 (倪卫达，唐辉明，胡新丽，等.黄土坡临江1号崩滑体变形 究结果可为此类滑坡的形成提供一种解释. 及稳定性演化规律研究.岩土力学，2013,34(10)：2961) 4结论 [6]Wu L Z,Zhou Y,Sun P,et al.Laboratory characterization of rainfall-induced loess slope failure.Catena,2017,150:1 本文通过三轴试验对饱和黄土在相同水头不同 [7]Zhang C L,Li P,Li T L,et al.In-situ observation on rainfall in- 剪切速率下，以及相同剪切速率不同水头下的渗透 filtration in loess.J Hydraul Eng,2014,45(6):728 剪切特性进行了研究.初步结论与建议如下： (张常亮，李萍，李同录，等.黄土中降雨人渗规律的现场监 测研究.水利学报，2014,45(6)：728) (1)饱和黄土在相同水头不同剪切速率下的渗 [8]Zhao YZ,Yang L Y,Mu X M,et al.Characteristic of sub-ground 透剪切表明，剪切速率对于饱和黄土渗透剪切特征 erosion in the loess.J Irrig Drain,2015,34(10):37 的影响较小，有效围压对其渗透剪切特性影响较大. (赵跃中，杨柳悦，穆兴民，等.黄土中渗流水潜蚀特征研究. 增加水头的渗透剪切表明，随着水头的增加，渗透剪 灌溉排水学报，2015,34(10)：37) 切中黄土的强度开始逐渐降低，强度降幅亦与有效 [9]An P,Zhang A J,Liu H T,et al.Degradation mechanism of long-term seepage and permeability analysis of remolded saturated 用压密切相关. loess.Rock Soil Mech,2013,34(7):1965 (2)基于渗透剪切中获得的剪切强度指标值， (安鹏，张爱军，刘宏泰，等.重塑饱和黄土长期渗流劣化机 通过拟合分析获得了饱和黄土在渗透剪切条件下的 制及其渗透性分析.岩土力学，2013,34(7)：1965) 强度修正公式.该公式可对黄土在应力场与渗流场 [10]Sun P,Peng J B,Wu S R,et al.An experimental study on me- 耦合作用下的破坏方式提供指导 chanical properties of fractured loess.I Central S Univ Sci Techn- (3)渗透剪切中，孔隙水压力波动引起粉土颗 ol,2015,46(6):2188 (孙萍，彭建兵，吴树仁，等.裂隙性黄土力学特性试验研 粒水膜增厚是造成饱和黄土强度降低的重要原因. 究.中南大学学报（自然科学版），2015,46(6)：2188) 渗流水对于黄土中化学性质的改变也是不可忽视的 [11]Sun P,Peng J B,Chen L W,et al.An experimental study of the 关键诱因.黄土在剪切过程中若同时存在渗流情 mechanical characteristics of fractured loess in western China. 况，则黄土的强度会发生明显的劣化.由渗流场与 Bull Eng Geol Enriron,2016,75(4):1639 应力场耦合作用下而导致的黄土强度劣化在岩土工 [12]Liang Q G,Zhao L,An Y F,et al.Preliminary study of anisot- 程设计与施工中必须予以考虑. ropy of Q loess in Lanzhou.Rock Soil Mech,2012,33(1):17 (梁庆国，赵磊，安亚芳，等.兰州Q4黄土各向异性的初步 研究.岩土力学，2012,33(1)：17) 参考文献 [13]Duan Z,Peng J B,Wang Q Y.Characteristic parameter and for- mation mechanism of repeatedly failure loess landslides.Moutin [1]Zhang A J.Kang S X,Zhang S H,et al.3D seepage numerical Res,2016,34(1):71 analysis of loess landslide body at Bojishan in Baoji city.Hydro- (段钊，彭建兵，王启耀.泾阳南螈多序次黄土滑坡特征参 electr Eng,2005,24(5):60 数与成因.山地学报，2016,34(1)：71) (张爱军，康顺祥，张少宏，等.宝鸡簸箕山老黄土滑坡体三 [14]Pang X Q,Hu Z Q,Li H R,et al.Structure damage evolution 向渗流数值分析.水力发电学报，2005,24(5)：60) and mechanical properties of loess by CT-triaxial test.Hydraul [2]Sun PP,Zhang M S,Dong Y,et al.The coupled analysis of Eng,2016,47(2):180 phreatic water flow and slope stability at Heifangtai terrace,Gansu (庞旭卿，胡再强，李宏儒，等.黄土剪切损伤演化及其力学 Province.Geol Bull China,2013,32(6):887 特性的CT-三轴试验研究.水利学报，2016,47(2)：180) (孙萍萍，张茂省，董英，等.甘肃永靖黑方台灌区潜水渗流 [15]Wang S H.Luo Y S,Dong X H,et al.Experimental study of 场与斜坡稳定性耦合分析.地质通报，2013,32(6)：887) shear creep characteristics of loess.Chin I Rock Mech Eng, [3]Zhu L F,Gu T F,Hu W,et al.Developmental mechanism of iri- 2010,29(Suppl1):3088 gation-induced loess landslides.J Eng Geol,2016,24(4):485 (王松鹤，骆亚生，董晓宏，等.黄土剪切蠕变特性试验研 (朱立峰，谷天峰，胡炜，等.灌溉诱发黄土滑坡的发育机制 究.岩石力学与工程学报，2010,29（增刊1）：3088)谌文武等: 渗透剪切作用下黄土的力学特征 的机理分析中,渗流场与应力场耦合作用下的黄土 边坡失稳问题可利用该公式进行计算确定强度 参数. 黑方台滑坡群和泾阳南塬滑坡群的发生,与上 部黄土在灌溉作用下的渗透剪切密切相关. 灌溉过 程中,黄土坡体质量增加,导致剪应力产生;灌溉水 在黄土体中形成渗流场. 渗流场与应力场耦合后的 渗透剪切作用是此类滑坡形成的重要因素之一. 研 究结果可为此类滑坡的形成提供一种解释. 4 结论 本文通过三轴试验对饱和黄土在相同水头不同 剪切速率下,以及相同剪切速率不同水头下的渗透 剪切特性进行了研究. 初步结论与建议如下: (1)饱和黄土在相同水头不同剪切速率下的渗 透剪切表明,剪切速率对于饱和黄土渗透剪切特征 的影响较小,有效围压对其渗透剪切特性影响较大. 增加水头的渗透剪切表明,随着水头的增加,渗透剪 切中黄土的强度开始逐渐降低,强度降幅亦与有效 围压密切相关. (2)基于渗透剪切中获得的剪切强度指标值, 通过拟合分析获得了饱和黄土在渗透剪切条件下的 强度修正公式. 该公式可对黄土在应力场与渗流场 耦合作用下的破坏方式提供指导. (3)渗透剪切中,孔隙水压力波动引起粉土颗 粒水膜增厚是造成饱和黄土强度降低的重要原因. 渗流水对于黄土中化学性质的改变也是不可忽视的 关键诱因. 黄土在剪切过程中若同时存在渗流情 况,则黄土的强度会发生明显的劣化. 由渗流场与 应力场耦合作用下而导致的黄土强度劣化在岩土工 程设计与施工中必须予以考虑. 参 考 文 献 [1] Zhang A J, Kang S X, Zhang S H, et al. 3D seepage numerical analysis of loess landslide body at Bojishan in Baoji city. J Hydro鄄 electr Eng, 2005, 24(5): 60 (张爱军, 康顺祥, 张少宏, 等. 宝鸡簸箕山老黄土滑坡体三 向渗流数值分析. 水力发电学报, 2005, 24(5): 60) [2] Sun P P, Zhang M S, Dong Y, et al. The coupled analysis of phreatic water flow and slope stability at Heifangtai terrace, Gansu Province. Geol Bull China, 2013, 32(6): 887 (孙萍萍, 张茂省, 董英, 等. 甘肃永靖黑方台灌区潜水渗流 场与斜坡稳定性耦合分析. 地质通报, 2013, 32(6): 887) [3] Zhu L F, Gu T F, Hu W, et al. Developmental mechanism of irri鄄 gation鄄induced loess landslides. J Eng Geol, 2016, 24(4): 485 (朱立峰, 谷天峰, 胡炜, 等. 灌溉诱发黄土滑坡的发育机制 研究. 工程地质学报, 2016, 24(4): 485) [4] Wang T X, Luo Y, Zhang H. Two鄄dimensional steady flow rate equation for loess joints. Chin J Geotech Eng, 2013, 35 ( 6 ): 1115 (王铁行, 罗扬, 张辉. 黄土节理二维稳态流流量方程. 岩土 工程学报, 2013, 35(6): 1115) [5] Ni W D, Tang H M, Hu X L, et al. Research on deformation and stability evolution law of Huangtupo riverside slump鄄mass No. I. Rock Soil Mech, 2013, 34(10): 2961 (倪卫达, 唐辉明, 胡新丽, 等. 黄土坡临江 I 号崩滑体变形 及稳定性演化规律研究. 岩土力学, 2013, 34(10): 2961) [6] Wu L Z, Zhou Y, Sun P, et al. Laboratory characterization of rainfall鄄induced loess slope failure. Catena, 2017, 150: 1 [7] Zhang C L, Li P, Li T L, et al. In鄄situ observation on rainfall in鄄 filtration in loess. J Hydraul Eng, 2014, 45(6): 728 (张常亮, 李萍, 李同录, 等. 黄土中降雨入渗规律的现场监 测研究. 水利学报, 2014, 45(6): 728) [8] Zhao Y Z,Yang L Y, Mu X M, et al. Characteristic of sub鄄ground erosion in the loess. J Irrig Drain, 2015, 34(10): 37 (赵跃中, 杨柳悦, 穆兴民, 等. 黄土中渗流水潜蚀特征研究. 灌溉排水学报, 2015, 34(10): 37) [9] An P, Zhang A J, Liu H T, et al. Degradation mechanism of long鄄term seepage and permeability analysis of remolded saturated loess. Rock Soil Mech, 2013, 34(7): 1965 (安鹏, 张爱军, 刘宏泰, 等. 重塑饱和黄土长期渗流劣化机 制及其渗透性分析. 岩土力学, 2013, 34(7): 1965) [10] Sun P, Peng J B, Wu S R, et al. An experimental study on me鄄 chanical properties of fractured loess. J Central S Univ Sci Techn鄄 ol, 2015, 46(6): 2188 (孙萍, 彭建兵, 吴树仁, 等. 裂隙性黄土力学特性试验研 究. 中南大学学报(自然科学版), 2015, 46(6): 2188) [11] Sun P, Peng J B, Chen L W, et al. An experimental study of the mechanical characteristics of fractured loess in western China. Bull Eng Geol Environ, 2016, 75(4): 1639 [12] Liang Q G, Zhao L, An Y F, et al. Preliminary study of anisot鄄 ropy of Q4 loess in Lanzhou. Rock Soil Mech, 2012, 33(1): 17 (梁庆国, 赵磊, 安亚芳, 等. 兰州 Q4 黄土各向异性的初步 研究. 岩土力学, 2012, 33(1): 17) [13] Duan Z, Peng J B, Wang Q Y. Characteristic parameter and for鄄 mation mechanism of repeatedly failure loess landslides. Moutain Res, 2016, 34(1): 71 (段钊, 彭建兵, 王启耀. 泾阳南塬多序次黄土滑坡特征参 数与成因. 山地学报, 2016, 34(1): 71) [14] Pang X Q, Hu Z Q, Li H R, et al. 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