不同剪切速率下滑帶土強(qiáng)度特性及孔隙分形特征研究

朱國(guó)權(quán)

（寧波寧大地基處理技術(shù)有限公司，浙江 寧波 315211）

0 引言

在我國(guó)西部和西南地區(qū)，滑坡災(zāi)害頻繁發(fā)生。受地層分布的影響，這些滑坡以紅層滑坡為主，而且大都具有一定的蠕滑特征（張玉芳，2020）。同時(shí)這些滑坡規(guī)模巨大，形成機(jī)制復(fù)雜，給人民生命財(cái)產(chǎn)和工程建設(shè)造成的危害難以估計(jì)（黃潤(rùn)秋，2007）。因此對(duì)這些滑坡巖土體進(jìn)行細(xì)致的研究并有效地降低滑坡災(zāi)害的威脅是當(dāng)務(wù)之急。

對(duì)于具有蠕滑特征的滑坡，其滑帶土的力學(xué)性質(zhì)與受蠕變剪切的速率具有密切的聯(lián)系。

通常在較低的剪切速率下，滑帶土的殘余強(qiáng)度隨剪切速率的增加呈非線性降低的趨勢(shì)，且降低程度十分顯著（謝強(qiáng)等，2019）?？焖偌羟袟l件下，滑帶土的殘余強(qiáng)度隨剪切速率的增加具有明顯加速衰減的趨勢(shì)，當(dāng)剪切速率超過(guò)100 mm/min時(shí)，滑帶土殘余強(qiáng)度僅有慢剪條件下的60%左右（Hutchinson and Tika,1999）。剪切過(guò)程造成滑帶土強(qiáng)度變化的同時(shí)也影響著土體微觀孔隙結(jié)構(gòu)，剪切過(guò)程會(huì)引起滑帶土顆粒的重新排列，造成滑帶土中大孔隙減少，而較小的孔隙增加（程聰，2014）。借助于飽和狀態(tài)土體中水的自由弛豫時(shí)間可以定量的表達(dá)這一微觀孔隙的變化規(guī)律（陶高梁，2010；劉勇健等，2018；張世民等，2019）。由孔隙中水的弛豫強(qiáng)度來(lái)表達(dá)微觀孔隙的分形特征，可以建立起基于微觀孔隙分形維數(shù)的滑帶土宏觀強(qiáng)度表達(dá)（王清等2001；宋丙輝等，2011），這對(duì)于揭示滑坡發(fā)展過(guò)程中土體微宏觀性質(zhì)之間的聯(lián)系十分重要。盡管前人已經(jīng)對(duì)滑帶土的宏觀及微觀性質(zhì)開(kāi)展了大量的研究，但滑帶土微觀孔隙特征、宏觀力學(xué)強(qiáng)度和剪切條件三者之間的聯(lián)系仍有待進(jìn)一步研究，且隨著近些年滑坡發(fā)生機(jī)制的復(fù)雜化和多樣化，不斷推進(jìn)滑坡巖土體性質(zhì)的細(xì)化分析對(duì)應(yīng)對(duì)滑坡災(zāi)害具有積極的作用。

本文以我國(guó)西南地區(qū)中江滑坡滑帶土為研究對(duì)象，開(kāi)展了不同剪切速率的滑帶土環(huán)剪試驗(yàn)和核磁共振試驗(yàn)，探索粘性滑帶土力學(xué)參數(shù)及微觀孔隙參數(shù)隨剪切速率的變化規(guī)律，采用宏觀與微觀相結(jié)合的方法對(duì)滑帶土孔隙特征與其力學(xué)性質(zhì)之間的聯(lián)系進(jìn)行分析。該研究成果可為滑帶土宏觀與微觀性質(zhì)的研究提供一定參考，同時(shí)對(duì)具有類(lèi)似控制因素滑坡的防治工作具有實(shí)際意義。

1 滑坡簡(jiǎn)介

中江滑坡位于四川德陽(yáng)境內(nèi)中低山區(qū)，在構(gòu)造上地處向斜北西翼，巖層以砂巖和泥巖互層為主，傾角為3°～5°，巖體中裂隙發(fā)育較好（圖1）。該滑坡為近水平巖層滑坡，該滑坡曾發(fā)生兩次大規(guī)模滑動(dòng)變形（束騫，2015），目前仍處于緩慢滑動(dòng)狀態(tài)。第一次大規(guī)模變形為1949年發(fā)生的淺層滑動(dòng)，滑體物質(zhì)主要為淺層軟硬相間的砂巖與泥巖互層，由于泥巖強(qiáng)度軟弱且具有遇水崩解和軟化的特性，是滑坡穩(wěn)定性的控制因素，該次滑動(dòng)造成坡表發(fā)育大量縱向的拉裂縫，寬度最大約40 cm，隨后雨水入滲導(dǎo)致滑帶部位巖體的力學(xué)性質(zhì)不斷發(fā)生變化，致使邊坡不斷發(fā)生蠕滑變形；第二次大規(guī)模變形為1981年發(fā)生的深層滑動(dòng)，邊坡上覆巖土體在自重、靜水壓力與揚(yáng)壓力的促進(jìn)下，發(fā)生整體快速的剪切變形。現(xiàn)階段形成的滑坡前后緣高差約110 m，坡體寬度約為1100 m，縱長(zhǎng)360～390 m，滑坡平均厚度為50 m，總方量約為2550×104m3，滑帶物質(zhì)經(jīng)滑動(dòng)研磨作用呈土石混合體。兩次變形時(shí)間間隔長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，在此期間，滑坡的蠕動(dòng)變形使得軟弱層不斷發(fā)展，同時(shí)軟弱層中滑帶土的長(zhǎng)期強(qiáng)度也不斷降低，最終導(dǎo)致該滑坡發(fā)生整體滑動(dòng)。

圖1 四川中江滑坡現(xiàn)狀全貌

盡管該滑坡并未造成人員傷亡，但其滑動(dòng)規(guī)模巨大，對(duì)自然環(huán)境及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了巨大的影響。同時(shí)其長(zhǎng)期的蠕滑變形特征在西南地區(qū)的滑坡災(zāi)害中具有代表性，因此研究該滑坡變形過(guò)程中滑帶土力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律對(duì)做好具有相似變形特征滑坡災(zāi)害的防治工作具有重要的意義。

2 土樣制備與試驗(yàn)方法

2.1 滑帶土基本性質(zhì)

本研究以中江滑坡Ⅱ區(qū)為研究對(duì)象，根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-2019）①，本研究采取的滑帶土試樣中碎石粒徑分布范圍主要為2～25 mm，其總含量約占土體的6%。因室內(nèi)實(shí)驗(yàn)儀器的限制，滑帶土的力學(xué)及微觀試驗(yàn)均采用細(xì)粒土進(jìn)行。因此先剔除大于2 mm的碎石，然后對(duì)2 mm以內(nèi)的細(xì)顆粒進(jìn)行粒徑分析，同時(shí)對(duì)粒徑小于0.075 mm的土顆粒采用激光粒度分析試驗(yàn)分析顆粒組成。本研究中對(duì)滑帶土顆粒進(jìn)行了4次平行試驗(yàn)，顆粒分析結(jié)果見(jiàn)圖2。為了對(duì)滑帶土進(jìn)行定名，室內(nèi)對(duì)所取土樣進(jìn)行了液塑限測(cè)試（圖3）。

圖3 含水率-錐入度曲線

根據(jù)以上顆粒級(jí)配關(guān)系和液塑限測(cè)定試驗(yàn)可以得出：滑帶土中小于0.075 mm的顆粒含量大于50%，且粘粒（d<0.005 mm）含量占比在10%～30%，土樣液限為35.49，塑性指數(shù)為16.5。綜合以上，結(jié)合《工程地質(zhì)手冊(cè)（第五版）》（工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì)，2018）中土的分類(lèi)，可以將該滑帶土定名為低液限粉質(zhì)粘土。

采用X射線衍射（XRD）對(duì)滑帶土進(jìn)行礦物成分分析（陳思嬌，2014），其中蒙脫石含量占比26%、伊利石占比28%、石英占比37%、斜長(zhǎng)石占比5%、方解石占比4%，可以看出滑帶土礦物成分以粘土礦物為主（圖4）。

圖4 滑帶土礦物X射線粉晶衍射礦物成分（陳思嬌，2014）

2.2 環(huán)剪試驗(yàn)

2.2.1 試樣的制備

土的殘余強(qiáng)度只與土體自身的性質(zhì)以及土顆粒大小有關(guān)，而與其原始結(jié)構(gòu)及應(yīng)力歷史無(wú)關(guān)（許成順，2013）。因此，在剔除部分粗顆粒土的基礎(chǔ)上可以用重塑土樣來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)研究。本試驗(yàn)所用的儀器為廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院的ARS型全自動(dòng)閉合回路控制環(huán)剪儀（圖5），試樣剪切面積為98.13 cm2，高為30 mm。

圖5 ARS型全自動(dòng)閉合回路控制環(huán)剪儀

制樣時(shí)先將土樣干燥壓碎，過(guò)2 mm細(xì)篩。為便于制樣，采用稱量的方式加水至土料達(dá)到軟塑狀態(tài)，此時(shí)土料含水量為25%。攪拌均勻后，根據(jù)原始滑帶土基本參數(shù)將土樣壓入環(huán)刀進(jìn)行制樣，按照干密度為1.7 g/cm3。根據(jù)含水量及試樣尺寸，為達(dá)到干密度要求，制備的試樣重量均控制在625.58 g。由于粘性土滲透性差，顆粒較小，因此本研究中采用真空抽氣飽和。將試樣及剪切盒一起置于真空缸內(nèi)進(jìn)行抽氣飽和處理，待抽氣結(jié)束后將試樣持續(xù)浸泡12 h。為滿足試樣的均勻性和飽和度，制樣完成時(shí)保證每組試樣質(zhì)量差在1 g以內(nèi)，飽和度達(dá)到90%。飽和程度的判定以連續(xù)三次間隔4 h對(duì)試樣的稱重為恒重，試樣最終飽和含水率約為60%。

2.2.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50123-2019）①，現(xiàn)場(chǎng)滑體的平均厚度為15 m左右，因此試驗(yàn)過(guò)程中設(shè)置豎向正壓力值為300 kPa。同時(shí)考慮到該滑坡體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中處于慢速—中速剪切狀態(tài)（約0.8～25 mm/d），試驗(yàn)過(guò)程中控制剪切速率為0.05 mm/min、0.10 mm/min、0.50 mm/min、1.00 mm/min和2.00 mm/min五組。試驗(yàn)時(shí)控制剪切速率不變進(jìn)行剪切，直到剪應(yīng)力值達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)的剪應(yīng)力值即為滑帶土的殘余強(qiáng)度。

2.3 核磁共振試驗(yàn)

本文采用核磁共振試驗(yàn)，分析不同剪切速率對(duì)滑帶土經(jīng)歷長(zhǎng)位移剪切后孔隙的變化規(guī)律。試驗(yàn)儀器采用廣西大學(xué)的600兆核磁共振波譜儀（圖6），為了滿足核磁共振試驗(yàn)儀器的要求，本文對(duì)剪切后的土樣將進(jìn)行如下操作：①試樣剪切完成后取下剪切盒，用帶刀口的聚四氟乙烯薄環(huán)垂直均勻壓入待測(cè)土樣內(nèi)部；②去除外圍多余土體，并小心取出薄環(huán)；③將薄環(huán)水平置于薄膜上，從薄環(huán)頂部向截取的土樣中注水，使土樣飽和；④吸除環(huán)內(nèi)多余的水，隨后進(jìn)行核磁共振試驗(yàn)，待測(cè)試樣及其編號(hào)如圖7所示。

圖6 核磁共振試驗(yàn)儀

圖7 待測(cè)試樣

為避免制備土樣的過(guò)程對(duì)土體造成其他擾動(dòng)，影響試驗(yàn)孔隙特征的測(cè)定，制備過(guò)程中采取如下措施：①聚四氟乙烯薄環(huán)為針對(duì)土樣定制，內(nèi)徑30 mm，壁厚小于2 mm，刀口高度為5 mm；②切取土樣前在圓環(huán)內(nèi)壁均勻涂抹少量的凡士林進(jìn)行潤(rùn)滑，以減少切取土樣過(guò)程中摩擦阻力對(duì)土樣的擾動(dòng)；③土樣飽和注水方式為在試樣表面滴水，讓水在自重及土體毛細(xì)吸力作用下入滲至試樣內(nèi)部，最大程度的減小水分遷移過(guò)程對(duì)土體孔隙的影響；④采用輕柔紙巾沿圓環(huán)頂部吸取多余水分，隨后立即進(jìn)行試驗(yàn)，避免水分蒸發(fā)引起土樣表面孔隙變化。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 不同剪切速率下滑帶土的強(qiáng)度特性

3.1.1 滑帶土的應(yīng)力位移特征

圖8展示了在300 kPa正壓力下，不同剪切速率條件下滑帶土環(huán)剪過(guò)程中剪應(yīng)力隨剪位移變化的規(guī)律?？梢钥闯觯弘S著剪切速率的增加，試樣的峰值抗剪強(qiáng)度和殘余抗剪強(qiáng)度均發(fā)生了不同程度的下降。在各組剪切速率下，試樣在剪切過(guò)程中均表現(xiàn)出應(yīng)變軟化現(xiàn)象，當(dāng)剪切位移達(dá)到5～6 mm時(shí)，試樣的剪應(yīng)力即達(dá)到峰值狀態(tài)，而后開(kāi)始迅速降低，并于18～20 mm時(shí)試樣達(dá)到殘余強(qiáng)度狀態(tài)。在低剪切速率下，殘余抗剪強(qiáng)度在剪切后期呈緩慢上升的趨勢(shì)，這是由于儀器不能?chē)?yán)格控制排水，試樣在正壓力作用下發(fā)生了一定程度的固結(jié)現(xiàn)象，且剪切時(shí)間越久，強(qiáng)度上升越明顯。直至剪切速率提升至0.50 mm/min時(shí)，其達(dá)到相同剪切位移所經(jīng)過(guò)的時(shí)間為上一剪切速率試樣的1/5，此后固結(jié)引起的后期強(qiáng)度上升現(xiàn)象得以消減。

圖8 不同剪切速率（R）下試樣剪應(yīng)力與剪位移關(guān)系曲線

3.1.2 剪切速率對(duì)殘余強(qiáng)度的影響

剪切速率的增加使剪切面附近的土顆粒更容易發(fā)生定向排列，最終剪切面的貫通及試樣剪切破壞是土顆粒達(dá)到最大定向性的宏觀表現(xiàn)形式（王菁莪，2012），相應(yīng)土體達(dá)到殘余強(qiáng)度狀態(tài)。圖9為試樣剪切速率與其殘余強(qiáng)度的擬合關(guān)系（式1），相關(guān)性系數(shù)高達(dá)0.973，表明兩者有顯著的相關(guān)性?？梢钥闯鲭S著剪切速率的增加，試樣的殘余抗剪強(qiáng)度呈指數(shù)函數(shù)型衰減。同時(shí)隨著剪切速率的增加，試樣殘余抗剪強(qiáng)度的下降速率逐漸變緩，當(dāng)剪切速率達(dá)到2 mm/min時(shí)，殘余抗剪強(qiáng)度幾乎保持不變。分析可知，這是由于在較高的剪切速率下，土體受到剪切作用后剪切面迅速貫通，產(chǎn)生破壞的過(guò)程類(lèi)似于滑坡整體快速下滑，該過(guò)程中土體的抗剪強(qiáng)度幾乎僅由土顆粒間的摩擦阻力組成。

圖9 剪切速率與殘余強(qiáng)度的相關(guān)性

式（1）中：ν代表剪切速率，τ代表剪應(yīng)力。

3.2 基于核磁共振曲線的滑帶土孔隙分形特征

3.2.1 滑帶土孔隙分布規(guī)律

圖10為各試樣在剪切后孔隙水弛豫時(shí)間和幅值的關(guān)系，弛豫時(shí)間T2值越大則對(duì)應(yīng)孔隙孔徑越大。可以看出滑帶土試樣在不同剪切速率下剪切后的T2譜圖主要有3個(gè)波峰，即試樣中對(duì)應(yīng)分布三種孔徑范圍的孔隙。為了詳細(xì)劃分滑帶土試樣中的孔隙尺寸，根據(jù)核磁共振的原理：

式（2）中：r為孔徑（μm）；ρ2為橫向表面弛豫強(qiáng)度（μm/ms），取決于孔隙表面性質(zhì)、礦物組成和流體性質(zhì)；F S為孔隙形狀因子，球形孔隙取3，柱狀孔隙取2；V為孔隙體積（μm3）；S為孔隙表面積（μm2）。

對(duì)于簡(jiǎn)化成球狀孔隙結(jié)構(gòu)的滑帶土試樣：

同時(shí)對(duì)于天然多孔介質(zhì)材料而言，ρ2的取值范圍一般為1～10 μm/ms（Anovitz and Cole,2015）。為了將試樣中孔隙的分布進(jìn)行數(shù)量級(jí)劃分，同時(shí)考慮到所取粘性滑帶土自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文取橫向表面弛豫強(qiáng)度為3 μm/ms，則式（2）可轉(zhuǎn)化為：

根據(jù)式（3），結(jié)合T2譜圖的變化特征，繪制不同剪切速率下滑帶土重塑樣剪切后的孔徑分布直方圖（圖11）。

綜合圖10和圖11可以看出，隨著剪切過(guò)程中剪切速率的增加，土體在經(jīng)歷剪切破壞后其孔隙總體積呈下降的趨勢(shì)。試樣內(nèi)部孔隙的孔徑從0.1～25000 μm均有分布，其中孔徑范圍在10～50μm之間的孔隙占比最大，其次是孔徑范圍在5～10 μm和1～5 μm之間的孔隙，而其余孔徑范圍的孔隙占比極少。

圖10 不同剪切速率下滑帶土剪切后弛豫時(shí)間（T2）譜圖

圖11 不同剪切速率下孔徑分布直方圖

對(duì)比各孔徑范圍內(nèi)的孔隙占比可以看出，孔徑0.1～10 μm的孔隙含量隨剪切速率升高而降低，孔徑10～100 μm的孔隙含量隨剪切速率升高先增加后降低，孔徑100～25000 μm的孔隙含量隨剪切速率升高而增加。分析可知，對(duì)于整體而言，由于土顆粒在剪切作用下不斷固結(jié)和重新排列，這將引起試樣中孔隙總體積顯著下降。同時(shí)在這一過(guò)程中，土體不斷進(jìn)行調(diào)整，10 μm以下的孔隙發(fā)生了重組，造成其孔徑變大，數(shù)量相對(duì)減少；對(duì)于100 μm以上的孔隙，盡管其孔徑在固結(jié)和重排作用下會(huì)減小，但更大孔徑的孔隙破裂后會(huì)對(duì)其數(shù)量進(jìn)行補(bǔ)充，從而使其數(shù)量略有增加，使得最終孔隙孔徑集中在50 μm以下。

3.2.2 滑帶土孔隙分形特征

基于三維空間的Menger海綿模型（陶高梁，2010），土體材料中孔隙率可以用下式表示：

式（5）中：P為孔隙率；r為孔隙邊長(zhǎng)；l為待測(cè)立方土體邊長(zhǎng)；D為孔隙分形維數(shù)；A為常數(shù)。

根據(jù)式（5），當(dāng)土體中孔隙無(wú)限逼近土體的尺寸，即r/l=1 時(shí)，可以得出A=1 。

同時(shí)，假定待測(cè)土體中觀測(cè)孔隙的精度最小值也為r，可以得出粒徑大于r的土顆粒體積：

式（6）中：Vr為大于r的土顆粒體積；V為觀測(cè)土體的體積；P為孔隙率。

聯(lián)合式（2）、（5）和（6）可以得到：

假設(shè)土體中質(zhì)量含水率為w，其值等于單位體積土體內(nèi)孔徑不大于r的孔隙累計(jì)體積。當(dāng)土體中孔徑小于r的孔隙完全飽和時(shí)，式（6）可以化為：

式（9）中：γ=K/ρd；G s為土粒相對(duì)密度；ρ d為干密度。

兩邊同時(shí)取對(duì)數(shù)，上式變?yōu)椋?/p>

根據(jù)式（10）及滑帶土試樣的T2譜圖，以lnT2為橫坐標(biāo)、ln(1/Gs+w)為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，通過(guò)擬合兩對(duì)數(shù)值組成的散點(diǎn)之間的關(guān)系，可以得出滑帶土試樣中孔隙的分形特征。根據(jù)本文中滑帶土重塑樣的制備工藝，試樣的干密度ρd為1.7 g/cm3，土粒相對(duì)密度Gs為2.7 g/cm3，繪制雙對(duì)數(shù)散點(diǎn)圖并對(duì)其進(jìn)行線性擬合（圖12）。擬合結(jié)果如表1所示，相關(guān)系數(shù)平方介于0.97～0.99，表明兩對(duì)數(shù)之間具有良好的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系，滑帶土重塑樣剪切后內(nèi)部的孔隙具有明顯的分形特征，同時(shí)根據(jù)式（10）可知，分形維數(shù)值D等于3減去擬合曲線的斜率。結(jié)果表明隨著剪切速率的增加，孔隙分行維數(shù)呈先下降后上升的趨勢(shì)，剪切后試樣中的孔隙形態(tài)先趨于光滑，隨后則向復(fù)雜及無(wú)規(guī)則發(fā)展。

圖12 不同剪切速率下滑帶土質(zhì)量含水率-弛豫時(shí)間擬合曲線

表1 滑帶土質(zhì)量含水率-弛豫時(shí)間擬合結(jié)果

3.2.3 滑帶土殘余強(qiáng)度與孔隙分形特征的聯(lián)系

分形維數(shù)是定量描述剪切過(guò)程中試樣微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展方向的重要參數(shù)之一（施斌等，1995；王清等，2001；宋丙輝，2011），而這些微觀結(jié)構(gòu)的量變勢(shì)必會(huì)引起滑帶土宏觀力學(xué)性質(zhì)的變化。圖13為不同剪切速率下土樣內(nèi)部孔隙分形維數(shù)與其殘余抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系，可以看出兩者的變化規(guī)律可以用高斯函數(shù)來(lái)表達(dá)（式11）。隨著孔隙分形維數(shù)的增加，滑帶土試樣的殘余抗剪強(qiáng)度先增加后減小。

圖13 孔隙分形維數(shù)與殘余抗剪強(qiáng)度的相關(guān)性

在剪切過(guò)程的初期，隨著土體中剪應(yīng)力的不斷增加，土顆粒開(kāi)始沿剪切面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，這一階段剪切和壓縮作用使得孔隙的形狀復(fù)雜程度上升，同時(shí)土顆粒間產(chǎn)生了一定的嵌固作用，使得滑帶土抗剪強(qiáng)度不斷上升。強(qiáng)度上升的大小則主要取決于土顆粒的強(qiáng)度。當(dāng)剪應(yīng)力增加至土體峰值抗剪強(qiáng)度后，這一階段土體開(kāi)始發(fā)生累進(jìn)性破壞，剪切面附近土顆粒遭到嚴(yán)重的破壞，發(fā)生嵌固作用的土顆粒被剪斷。剪應(yīng)力迅速下降的同時(shí)則是孔隙分形維數(shù)的增加，這一過(guò)程中剪切作用使得剪切面附近土體的孔隙受到嚴(yán)重的破壞，形狀復(fù)雜程度急劇增加。當(dāng)剪切面完全貫通后，試樣剪應(yīng)力不再發(fā)生變化，但在剪切作用下試樣中孔隙將繼續(xù)被分割和重組，孔隙分形維數(shù)將不斷增加。

式（11）中：D代表分形維數(shù)；τ代表剪應(yīng)力。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)不同剪切速率下粘性滑帶土的環(huán)剪試驗(yàn)和核磁共振試驗(yàn)，分析討論了滑帶土在不同剪切速率下的殘余強(qiáng)度特征及微觀孔隙的分形特征，并基于此建立了滑帶土宏觀與微觀性質(zhì)的關(guān)系，得出以下結(jié)論：

（1）試樣剪切過(guò)程中存在明顯的應(yīng)變軟化現(xiàn)象，但低剪切速率下試樣后期殘余強(qiáng)度會(huì)由于固結(jié)作用而略微上升。

（2）隨著剪切速率的增加，試樣的殘余抗剪強(qiáng)度呈指數(shù)函數(shù)型衰減，且衰減速率呈下降的趨勢(shì)。

（3）對(duì)整體而言，土體在經(jīng)歷剪切破壞后其孔隙總體積隨著剪切速率的增加呈下降的趨勢(shì)，其中孔徑0.1～10 μm的孔隙含量隨剪切速率升高而降低，孔徑10～100 μm的孔隙含量隨剪切速率升高先增加后降低，孔徑100～25000 μm的孔隙含量隨剪切速率升高而增加。

（4）對(duì)各孔徑范圍的孔隙而言，剪切作用使0.1～10 μm的小孔隙發(fā)生重組，使得孔徑變大；而100～25000 μm的大孔隙破裂形成10～100 μm的次一級(jí)孔隙，使得孔徑變小，試樣整體最終孔隙孔徑集中在50 μm以下。

（5）滑帶土中孔隙具有明顯的分形特征，且隨著孔隙分形維數(shù)的增加，滑帶土試樣的殘余抗剪強(qiáng)度先增加后減小，具有高斯函數(shù)的變化特征。

注 釋

①住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.2019.土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn):GB/T 50123-2019[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.