考虑内部侵蚀作用的砂土应力应变特性

刘伟平，崔运帷

(南昌大学建筑工程学院，江西 南昌 330031)

大坝和富水砂土层基坑中经常发生内部侵蚀现象，这会导致岩土工程灾害发生[1]。据统计，土坝约有三分之一的失效归因于内部侵蚀，内部侵蚀可由集中渗漏侵蚀、反向侵蚀、土壤接触侵蚀或淹没引起[2-3]。在侵蚀过程中，土壤结构中细颗粒的损失将导致颗粒重新排列和接触，导致渗透性的增加、产生显著的沉降以及失稳，提高结构破坏的概率[4]。

许多学者对于内部侵蚀的发展过程开展了一系列的研究，在施工过程中，由于土体颗粒离析，土体可能会出现间断级配[5]。张冬梅等[6]针对间断级配砂土中管线破损引起周围土体的渗流侵蚀等问题，分析了地下空洞产生的原因及颗粒流失的发展规律。此外，一些学者通过控制水力梯度来研究内部侵蚀的发展过程及遭受内部侵蚀后的力学行为。如丁留谦等[7]研究了3层堤坝内部侵蚀作用下管涌的发生、发展，并导致溃堤的机制，但在这种方法中，侵蚀量较难控制。梁莉等[8]研究了强降雨入渗条件下宽级配粗粒土中细颗粒在孔隙流体的作用下发生内部侵蚀的过程，并提出一种基于试验的内部稳定性判别标准，但是对于内部侵蚀后的土体应力应变行为研究未涉及到。为了进一步研究内部侵蚀土体的力学特性规律，部分学者采用盐颗粒代替一些土壤颗粒来达到指定的侵蚀程度，从而研究内部侵蚀过程中的一维土壤变形[9]。Chen等[10]研究了两种间断级配土壤在内部侵蚀过程中的变形和内部侵蚀导致细颗粒流失的土壤的应力-应变行为，但是没涉及到摩擦角的变化。……