支撐拱式鎖固型滑坡變形演化特征的物理模型試驗(yàn)

姜彤， 賈航， 雷家華， 薛雷

(1.華北水利水電大學(xué),河南 鄭州 450046; 2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所 中國科學(xué)院頁巖氣與地質(zhì)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029； 3.中國科學(xué)院地球科學(xué)研究院，北京 100029)

滑坡是全球性的地質(zhì)災(zāi)害，給人類生命財(cái)產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來不可逆的危害[1-2]。長期以來國內(nèi)外學(xué)者在對滑坡的研究中發(fā)現(xiàn)：具有鎖固段結(jié)構(gòu)的大型邊坡，其鎖固段具有聚能效應(yīng)[3]；在鎖固段未貫通之前會儲存大量彈性應(yīng)變能，當(dāng)其突發(fā)脆性斷裂時(shí)轉(zhuǎn)換為坡體動(dòng)能，導(dǎo)致邊坡高速滑動(dòng)，故鎖固型邊坡失穩(wěn)后往往具有強(qiáng)烈的破壞性。許強(qiáng)和黃潤秋[4]的研究表明，大型滑坡的“鎖固段”在其穩(wěn)定性機(jī)制中具有重要地位；泮曉華等[5]指出大型災(zāi)難性滑坡多存在鎖固段的應(yīng)力集中和脆性破壞。因此，鎖固型滑坡一直是邊坡穩(wěn)定性研究的熱點(diǎn)。

鎖固型滑坡種類多樣且分布廣泛，劉漢東等[6]基于鎖固型滑坡的工程地質(zhì)特征、鎖固段存在的形式及位置并結(jié)合豫西東苗家等幾處滑坡案例，對豫西鎖固型滑坡分布類型進(jìn)行了劃分。泮曉華等[5]通過對國內(nèi)18處具有代表性的大型滑坡的綜合比較和全面分析，首次將鎖固型滑坡分為5類，其中包括 “支撐拱”式鎖固類型?！爸喂版i固”是我國滑坡研究領(lǐng)域?qū)＜彝跆m生等[7]在對新灘滑坡的研究中提出的；新灘滑坡坡體中部的姜家坡一帶滑床凸起，西側(cè)縮窄，而東側(cè)位于彎道處，這種滑床形態(tài)與地形地貌組合形成了橫跨坡體的“支撐拱”結(jié)構(gòu)，對上部坡體起著支撐作用，因其直觀形象，“支撐拱”一詞一直沿用至今。2004年，程謙恭等[8]指出大型堆積層斜坡存在“支撐拱”。也有學(xué)者以“束口型”滑坡來命名該類型滑坡[9-10]。支撐拱結(jié)構(gòu)之所以控制著滑坡的穩(wěn)定性，其兩側(cè)拱支座一方面阻擋拱后向下滑移的堆積物，使其在這一帶壓密隆起，成為滑體中的應(yīng)力集中部位，同時(shí)拱圈又將滑體中心的部分下滑推力傳遞至兩側(cè)拱座，使拱座成為應(yīng)力相對更為集中的部位，拱座相當(dāng)于邊坡的鎖固段，有利于邊坡穩(wěn)定。當(dāng)鎖固段結(jié)構(gòu)破壞時(shí)，積累在拱支座的能量被釋放，造成邊坡高速滑動(dòng)。但對于支撐拱式鎖固型滑坡，學(xué)者們多以實(shí)例總結(jié)與理論分析為主要手段，針對此類型滑坡的物理模型試驗(yàn)及滑坡演化規(guī)律的研究較少。

本文通過改進(jìn)自行設(shè)計(jì)制作的滑坡物理模型系統(tǒng)[11]，增加鎖固段模型，利用多種非接觸監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測坡體多維表征信息，揭示支撐拱式鎖固型滑坡的變形演化特征。該研究可為鎖固段支撐拱的形成及作用方面的研究提供一種新的途徑。

1 物理模型試驗(yàn)

1.1 模型材料

豫西地區(qū)是河南省滑坡易發(fā)區(qū)，試驗(yàn)選用豫西粉土，室內(nèi)進(jìn)行液塑限、擊實(shí)及顆分試驗(yàn)測定其基本物理力學(xué)性質(zhì)。其最優(yōu)含水率Wopt=15%，液限WL=21.4%，塑限WP=12.6%，塑性指數(shù)IP=8.8，最大干密度ρdmax=1.77 g/cm3，顆粒比重Gs=2.7。其顆粒分布曲線如圖1所示，曲率系數(shù)Cc=1.39，不均勻系數(shù)Cu=8.049>5，級配良好。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021—2001)[12]判定該土樣為低液限粉土。

圖1 豫西地區(qū)粉土的顆粒分布曲線

1.2 物理模型裝置

試驗(yàn)設(shè)備由自行設(shè)計(jì)的模型箱、佳能高清攝像機(jī)、應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、三維激光掃描儀等設(shè)備組成，擺放位置如圖2所示。模型箱尺寸為120 cm×50 cm×80 cm，整體為鋼制框架，側(cè)板為有機(jī)玻璃。牽引式滑坡啟動(dòng)的低速電機(jī)傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)速度為0.14 mm/min。模型前緣的拉壓傳感器隨時(shí)記錄滑面受力狀態(tài)，力傳感器量程為-1 000～1 000 N，精度為0.01 N。圓柱拱支座模型(半徑5 cm，厚度6 cm)采用無甲醛PVC材料，在試驗(yàn)中設(shè)置為固定狀態(tài)，模擬堅(jiān)硬鎖固體。

滑坡模型如圖3所示，預(yù)置滑面傾角35°，邊坡坡角40°。模型土經(jīng)篩分后按最優(yōu)含水率15%分層均勻填筑。在預(yù)置滑面鋪設(shè)間距為1 cm的方格狀鋼絲網(wǎng)作為拉力筋，充當(dāng)引滑面。為模擬多段牽引，使滑坡體自下而上發(fā)展，拉力筋分為單段式與兩段式[13-14]，單段式尺寸80 cm×30 cm，兩段式每段尺寸40 cm×30 cm，中間用緩沖裝置連接，可控制土體分段滑動(dòng)。通過固定裝置將拉力筋與低速電機(jī)和力傳感器連接，在牽引過程中隨時(shí)記錄滑面受力狀態(tài)。

1.滑面；2.拉力筋；3.拱支座；4.土體；5.連接固定裝置；6.力傳感器；7.低速牽引電機(jī)；8.高清攝像機(jī)；9.三維激光掃描儀

圖3 滑坡模型示意圖

根據(jù)拉力筋分為單段與兩段以及是否加裝鎖固體這兩個(gè)變量，一共設(shè)置4組試驗(yàn)，試驗(yàn)工況見表1。

表1 試驗(yàn)工況

三維激光掃描儀距模型箱4.5 m，掃描角35°，掃描網(wǎng)格為2 mm×2 mm，掃描間隔為5 min；LED燈箱作為補(bǔ)充光源保證試驗(yàn)精度。試驗(yàn)首先對于初始狀態(tài)下的坡體進(jìn)行掃描，獲得邊坡滑動(dòng)前的初始值。低速電機(jī)、高清攝像機(jī)、三維激光掃描儀及拉壓傳感器同時(shí)開啟，可獲得邊坡滑動(dòng)全過程的變形場、牽引力等多物理場數(shù)據(jù)。

2 試驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果分析

試驗(yàn)過程采集的數(shù)據(jù)有：牽引力、坡面位移監(jiān)測點(diǎn)沿滑動(dòng)方向縱坐標(biāo)的變化量。

將應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)整理生成牽引力-時(shí)間曲線圖；提取高清攝像機(jī)所拍攝圖片中位移監(jiān)測點(diǎn)不同時(shí)刻的像素Y坐標(biāo)，再將坐標(biāo)數(shù)據(jù)處理后生成120個(gè)監(jiān)測點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移變化情況及坡面中間單列10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)全過程的位移信息。高速相機(jī)拍攝的全過程影像可觀察裂縫演化信息，結(jié)合生成的圖樣，可從多角度對滑坡表面變形演化特征進(jìn)行綜合分析。

2.1 牽引力-時(shí)間曲線

圖4為4組模型試驗(yàn)的牽引力-時(shí)間曲線圖，其中圖4(a)與圖4(b)為單段式拉力筋模擬滑坡整體滑動(dòng)工況，可看出曲線只有1次峰值。圖4(c)與圖4(d)為兩段式拉力筋模擬滑坡局部滑動(dòng)工況，曲線有2次峰值。

圖4 牽引力-時(shí)間曲線

2.1.1 單段式拉力筋

根據(jù)牽引力-時(shí)間曲線斜率的變化，結(jié)合滑坡發(fā)育狀態(tài)，將整個(gè)滑坡演化過程劃分為4個(gè)階段：LM為彈性階段，滑坡逐漸受到拉力筋作用；MN為內(nèi)部破壞階段，滑體與拉力筋完全接觸摩擦，力值迅速增長，此階段坡體表面并無明顯的裂縫出現(xiàn)；NA為裂縫發(fā)育階段，此時(shí)力值已接近滑體的極限抗滑力，坡面裂縫快速發(fā)育；AB為失穩(wěn)滑動(dòng)階段，滑體開始破壞，牽引力下降。牽引力曲線詳細(xì)信息見表2，此組牽引力曲線在峰值附近僅持續(xù)20 s，然后快速跌落，坡體整體發(fā)生大滑動(dòng)。

表2 試驗(yàn)1牽引力-時(shí)間曲線信息

從圖4(b)可以看出，此組牽引力曲線形態(tài)與圖4(a)相似，前3個(gè)階段劃分與圖4(a)相同，但峰值過后力曲線沒有陡降，此階段(AB)為失穩(wěn)蠕滑。牽引力曲線詳細(xì)信息見表3，此組曲線在峰值附近持續(xù)360 s，然后以緩慢的速度下降，坡體整體以蠕滑形式破壞。

表3 試驗(yàn)2牽引力-時(shí)間曲線信息

2.1.2 兩段式拉力筋

從圖4(c)可以看出，曲線可分為拉力筋受力、過渡區(qū)和滑面整體受力3部分。過渡區(qū)前后兩部分在形態(tài)上相似，階段劃分一致。根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象，兩段式試驗(yàn)組的表面裂縫在710 s后開始出現(xiàn)，也就是第一段拉力筋對下部滑體雖有完整的作用階段，但由于其作用面積和力值較小，不足以突破滑坡自身的極限抗滑力而使坡面滑動(dòng)。所以，在此主要對過渡區(qū)后的曲線進(jìn)行分析。牽引力曲線詳細(xì)信息見表4，此組曲線在最大峰值附近僅持續(xù)20 s，然后快速下跌，坡體發(fā)生大滑動(dòng)。

表4 試驗(yàn)3牽引力-時(shí)間曲線信息

從圖4(d)中可以看出，力曲線形態(tài)與圖4(c)相似，可分為3部分，但最大峰值過后力曲線變?yōu)榫徛陆怠４私M試驗(yàn)同樣對過渡區(qū)后的曲線進(jìn)行分析，牽引力曲線詳細(xì)信息見表5，此組曲線在最大峰值附近持續(xù)400 s，然后以緩慢速度下降，坡體以蠕滑形式破壞。

表5 試驗(yàn)4牽引力-時(shí)間曲線信息

綜上可知，支撐拱的存在改變了滑坡的破壞模式，對邊坡的穩(wěn)定有較強(qiáng)的控制作用。

2.2 坡面變形場

設(shè)定坡面的滑動(dòng)方向?yàn)閅軸正方向，對坡面監(jiān)測點(diǎn)位移信息的分析有兩種方式：第一種是所有監(jiān)測點(diǎn)不同時(shí)刻與初始時(shí)刻Y坐標(biāo)差值的變化趨勢；第二種是中間1豎列10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)每一刻的位移變化趨勢。將這兩種方式處理得到的位移信息與高速相機(jī)拍攝的裂縫演化過程相結(jié)合，可以更準(zhǔn)確地觀察分析坡面不同位置的運(yùn)動(dòng)狀況及記錄裂縫演化的時(shí)刻。

圖5、圖6分別為無鎖固體條件下與有鎖固體條件下，兩種不同分析方式的監(jiān)測點(diǎn)點(diǎn)號布置情況。

圖5 無鎖固體時(shí)監(jiān)測點(diǎn)布置圖

圖6 加裝鎖固體時(shí)監(jiān)測點(diǎn)布置圖

2.2.1 單段式無鎖固體

利用軟件處理后的坡面位移信息如圖7所示，坡面裂縫信息如圖8所示。

圖7 坡面位移信息綜合圖

圖8 坡面裂縫信息圖

由圖7和圖8可知，在480 s前坡表面無裂縫和位移信息，480 s時(shí)其牽引力達(dá)到峰值(圖7)，且在滑坡后緣突然出現(xiàn)長裂縫(圖8(a))，隨后幾秒快速擴(kuò)展到邊界(圖8(b))，然后坡面整體發(fā)生大滑動(dòng)(圖8(c))。本組試驗(yàn)說明在無鎖固體的單段拉力筋條件下的坡體滑動(dòng)具有整體性和突發(fā)性。

2.2.2 單段式有鎖固體

該組試驗(yàn)坡面位移信息如圖9所示，坡面裂縫信息如圖10所示。從圖9和圖10可以看出，在單段式有鎖固體條件下，坡面裂縫和位移信息均具有階段性。結(jié)合其牽引力-時(shí)間曲線的階段劃分，對該組試驗(yàn)的分析結(jié)果如下：

1)彈性階段LM(0～500 s)：滑坡表面無任何位移及裂縫信息。

2)內(nèi)部破壞階段MN(500～1 000 s)：在此階段后期，滑坡后緣、拱間和前緣出現(xiàn)左右對稱的裂縫信息，隨后裂縫發(fā)育并于該階段末尾時(shí)成型，如圖10(a)所示；在此階段末尾時(shí)刻滑坡表面大部分監(jiān)測點(diǎn)開始移動(dòng)。

3)裂縫發(fā)育階段NA(1 000～1 600 s)：除滑面后緣第一排外，其他測點(diǎn)均加速運(yùn)動(dòng)；在牽引力-時(shí)間曲線初到峰值(1 237 s)時(shí)，拱后出現(xiàn)拱形裂縫，如圖10(b)所示；隨后在一小段時(shí)間內(nèi)(1 310～1 530 s)，坡面保持穩(wěn)定，因?yàn)榇藭r(shí)土拱剛形成且具有一定的自身抗滑作用，在一定程度上抵擋了土體的滑動(dòng)；隨后坡面繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，拱形裂縫越來越明顯，且能看出拱形裂縫與前緣裂縫均向支座處延伸，有貫通的趨勢；末尾時(shí)刻滑坡周界形態(tài)已較為清晰，如圖10(c)所示。

4)失穩(wěn)滑動(dòng)階段AB(1 600～5 660 s)：拱前后裂縫穿越拱支座而貫通，土拱支撐部位被破壞已無支撐效果，拱后土體向下移動(dòng)，與拱間橫縫接觸，使之逐漸閉合，如圖10(d)所示；滑坡周界于2 210 s完全形成，拱間橫縫完全消失，如圖10(e)所示；隨后坡面無新裂縫出現(xiàn)，滑坡周界內(nèi)的土體加速蠕滑，裂縫加深，滑體前緣兩排位移監(jiān)測點(diǎn)下滑最快，周界內(nèi)的坡體基本破壞，滑面最大像素位移為85，鎖固段以上部位最大像素位移為53。

圖9 坡面位移信息綜合圖

圖10 坡面裂縫信息圖

2.2.3 兩段式無鎖固體

該組試驗(yàn)坡面位移信息如圖11所示，坡面裂縫信息如圖12所示。

由圖11和圖12可知，在兩段式拉力筋無鎖固體條件下，坡面裂縫信息和位移信息均具有階段性。結(jié)合其牽引力-時(shí)間曲線的階段劃分，對該組試驗(yàn)的分析結(jié)果如下：

1)第一部分(0～710 s)：該部分牽引力-時(shí)間曲線形態(tài)上雖然有完整的4個(gè)階段，但坡體表面并沒有位移信息，只在末期時(shí)有細(xì)微裂縫出現(xiàn)。

2)過渡區(qū)(710～877 s)：滑體下半部7、8、9、10排監(jiān)測點(diǎn)有位移信息，該區(qū)域表面裂縫發(fā)育，形成左右對稱的形態(tài)，如圖12(a)所示。

3)第三部分(877～1 760 s)：滑體下半部裂縫繼續(xù)發(fā)育；于1 690 s時(shí)刻滑面整體加速移動(dòng)，其中上半部土體加速度更快；經(jīng)過短暫的70 s后，滑體后緣迅速出現(xiàn)橫裂縫，于1 760 s完全貫穿模型，滑體發(fā)生整體破壞，之前下半部表面的裂縫由于上部土體加速下滑而被掩蓋，如圖12(b)所示，上、下部土體相接以整體形式繼續(xù)下滑。

圖11 坡面位移信息綜合圖

圖12 坡面裂縫信息圖

2.2.4 兩段式有鎖固體

該組試驗(yàn)坡面位移信息如圖13所示，坡面裂縫信息如圖14所示。

從圖13和圖14可以看出，在兩段式拉力筋有鎖固體條件下，坡面裂縫信息和位移信息均具有階段性。結(jié)合其牽引力-時(shí)間曲線的階段劃分，對該組試驗(yàn)的分析結(jié)果如下：

1)第一部分(0～700 s)：該部分牽引力-時(shí)間曲線形態(tài)上雖然有完整的4個(gè)階段，但坡體下部表面并沒有位移信息，只在此階段末期下部表面有細(xì)微裂縫出現(xiàn)。

圖13 坡面位移信息綜合圖

圖14 坡面裂縫信息圖

2)過渡區(qū)(700～900 s)：780 s滑體下部8、9、10排監(jiān)測點(diǎn)有位移信息，該區(qū)域出現(xiàn)左右對稱形態(tài)的表面裂縫并逐漸擴(kuò)展，如圖14(a)所示。

3)第三部分(900～5 800 s)，可細(xì)分為以下4個(gè)階段：

①彈性階段(900～1 400 s)，滑體下部表面裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，于該階段末期基本成型。

②內(nèi)部破壞階段(1 400～2 200 s)，該階段下部裂縫形態(tài)無變化，而深度和寬度逐漸增加。

③裂縫發(fā)育階段(2 200～2 800 s)，拱間開始出現(xiàn)拱形裂縫1，如圖14(b)所示。其余坡面監(jiān)測點(diǎn)也開始有位移信息，第4、5、6、7排區(qū)域的土體下滑速度與8、9、10排區(qū)域的一致，拱上1、2、3排區(qū)域的土體運(yùn)動(dòng)速度最小。

④失穩(wěn)滑動(dòng)階段(2 800～5 800 s)，拱支座的存在使拱后土體擠壓形成土拱，一定程度上阻擋拱后土體(即1—3排位移監(jiān)測點(diǎn)區(qū)域的土體)下滑。拱支座以下土體由于沒有阻擋，其運(yùn)動(dòng)速度比拱后土體的快。當(dāng)土體下滑到一定程度，第一個(gè)土拱被沖破貫穿破壞，于3 000 s又出現(xiàn)拱形裂縫2，如圖14(c)所示。隨后拱形裂縫1逐漸被覆蓋，于3 800 s完全消失，如圖14(d)所示。隨著拱形裂縫2與拱后裂縫逐漸貫通，拱后又出現(xiàn)更大的拱形裂縫3，且拱形裂縫 2與拱形裂縫3之間有相互融合的趨勢，如圖14(e)所示。之后滑坡將勻速蠕滑直至完全破壞，滑面最大像素位移為90，鎖固段以上部位最大像素位移僅為15。

3 滑坡演化規(guī)律分析

3.1 牽引力曲線規(guī)律分析

4組試驗(yàn)的牽引力時(shí)程曲線數(shù)據(jù)見表6，通過數(shù)據(jù)對比尋找規(guī)律。

表6 牽引力-時(shí)間曲線數(shù)據(jù)

對比試驗(yàn)1(單段式無鎖固體)與試驗(yàn)2(單段式有鎖固體)的數(shù)據(jù)可知：在單段式滑坡類型條件下，由于鎖固體的存在，牽引力-時(shí)間曲線的極限力值提升了41%，維持時(shí)間提升了1 790%。對比試驗(yàn)3(兩段式無鎖固體)與試驗(yàn)4(兩段式有鎖固體)的數(shù)據(jù)可知：兩段式滑坡類型條件下，由于鎖固體的存在，牽引力-時(shí)間曲線的極限力值提升了40%，維持時(shí)間提升了1 900%。以上對比分析說明，鎖固體對滑坡的穩(wěn)定性有一定的控制作用。

對比試驗(yàn)1與試驗(yàn)3的數(shù)據(jù),無鎖固體滑坡類型條件下，單段式與兩段式兩組試驗(yàn)極限力值接近且在峰值持續(xù)時(shí)間均較短，均發(fā)生了大滑動(dòng)。對比試驗(yàn)2與試驗(yàn)4的數(shù)據(jù),有鎖固體滑坡類型條件下，單段式與兩段式兩組試驗(yàn)極限力值同樣接近且持續(xù)時(shí)間較長，且均無大滑動(dòng)。以上對比分析說明，拉力筋段數(shù)不影響牽引力，鎖固體對邊坡的穩(wěn)定性有一定的控制作用。

3.2 變形場規(guī)律分析

對比分析試驗(yàn)1與試驗(yàn)2可知：單段式鎖固型滑坡的坡面位移量大大減小，位于拱支座以上的監(jiān)測點(diǎn)位移量和速度均為最小，坡面整體沒有大滑動(dòng)，滑體后緣裂縫未橫跨模型；后緣土體在向下滑動(dòng)通過拱支座時(shí)會在拱間相互擠壓，形成土拱效應(yīng)[15]，進(jìn)而調(diào)動(dòng)自身抗滑效應(yīng)對拱后的土體有一定的支撐作用，拱間的橫裂縫就是因?yàn)楣扒昂笸馏w運(yùn)動(dòng)速度不一致而形成的；當(dāng)裂縫發(fā)育貫穿拱支撐部位后，拱后的土體會失穩(wěn)與拱前土體相接并一起加速運(yùn)動(dòng)，拱間橫縫完全消失。

對比分析試驗(yàn)1與試驗(yàn)3可知：兩組試驗(yàn)在大滑動(dòng)前幾秒坡體后緣拉裂縫均為突然出現(xiàn)，且快速貫穿模型，隨后整體發(fā)生大滑動(dòng)；在發(fā)生大滑動(dòng)時(shí)后緣位移監(jiān)測點(diǎn)位移量均最大。不同之處在于，單段式大滑動(dòng)前坡面無位移信息，而兩段式其下部先有裂縫信息，但在大滑動(dòng)時(shí)上部土體快速下滑與下部土體相接，下部土體裂縫被掩蓋，然后以整體形式繼續(xù)下滑。說明兩段拉力筋在滑坡整體滑動(dòng)前可觀察到更多的裂縫信息，無鎖固體條件下邊坡的滑動(dòng)具有突發(fā)性和整體性。

對比試驗(yàn)2與試驗(yàn)4可知：兩組試驗(yàn)的支撐拱形成的時(shí)間與拱后土體監(jiān)測到位移信息的時(shí)間一致，均為牽引力-時(shí)間曲線峰值時(shí)刻；土拱與拱后裂縫貫穿被破壞的時(shí)刻均為牽引力-時(shí)間曲線峰值過后；拱后最大像素位移值分別為53與15，拱前最大像素位移值分別為85與90，拱后土體的像素位移量最小，而且后緣拉裂縫延伸擴(kuò)展均較弱，說明支撐拱在一定程度上阻止土體的下滑，具有抗滑作用；其中兩段式鎖固效果更好，原因是兩段式在第一個(gè)土拱被破壞后又能繼續(xù)形成新的土拱來抵抗拱后土體的下滑。對于試驗(yàn)2單段式拉力筋而言，拱支座位于滑面的中上部。而試驗(yàn)4兩段式拉力筋，由于滑坡的中下部先運(yùn)動(dòng)，此時(shí)拱支座不起作用，當(dāng)?shù)诙卫钍芰χ猩喜炕w作用時(shí)，拱支座相當(dāng)于處在第二段拉力筋的中部位置。

對比試驗(yàn)3與試驗(yàn)4可知：兩組兩段式拉力筋試驗(yàn)的前期，與第一段拉力筋作用時(shí)期的試驗(yàn)現(xiàn)象相同，均為中下部土體出現(xiàn)對稱的裂縫信息，上半部土體出現(xiàn)位移信息時(shí)刻均為牽引力-時(shí)間曲線峰值時(shí)刻。不同之處在于，無鎖固體條件下，在大滑動(dòng)時(shí)上半部土體會快速滑動(dòng)與下部土體相接，然后以整體形式發(fā)生大滑動(dòng)；而存在鎖固體時(shí)，上半部土體為蠕滑，并不會快速與下半部相接，下半部土體的裂縫繼續(xù)發(fā)育，不以整體的形式破壞。

4 結(jié)論

1)未加鎖固體條件下，單段和兩段式坡體的牽引力-時(shí)間曲線峰值過后陡降，坡體發(fā)生大滑動(dòng)，破壞形式具有整體性和突發(fā)性。加裝鎖固體條件下，單段和兩段式坡體的牽引力-時(shí)間曲線峰值過后均為慢速下降，坡體的破壞形式為慢速蠕滑。

2)未加鎖固體條件下，單段和兩段式坡體的最大牽引力分別為39.5 N和35.7 N，后緣裂縫貫穿模型。加裝鎖固體后，單段和兩段式坡體的最大牽引力分別為55.7 N和50.0 N，極限力值提升40%，拱后土體位移最小且后緣裂縫發(fā)育較弱，鎖固體對拱后土體的穩(wěn)定性有一定的控制作用。

3)在牽引力-時(shí)間曲線初到峰值時(shí)，土拱形成；在峰值維持階段拱間橫縫閉合度保持穩(wěn)定，此時(shí)支撐拱對拱后土體有支撐作用。隨后，牽引力-時(shí)間曲線下降，拱前后裂縫逐漸穿過拱支座而貫通，支撐拱被破壞，拱后土體下滑使拱間橫縫逐漸閉合。

本文初步探索了單段和兩段式拉力筋條件下支撐拱式鎖固型滑坡的變形演化特征，對于不同間距和位置的拱支座等變量所形成的支撐拱,其對拱后土體支擋的效果有待進(jìn)一步研究。