正融冰川碎屑冰冻体剪切强度劣化机制研究

作     者：孟秋杰 宋宜祥 黄达 马文 钟助 岑夺丰 MENG Qiu-jie;SONG Yi-xiang;HUANG Da;MA Wen-zhu;ZHONG Zhu;CEN Duo-feng

作者机构：河北工业大学土木与交通学院天津300401 长安大学地质工程与测绘学院陕西西安710064 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 

出 版 物：《岩土力学》 (Rock and Soil Mechanics)

年 卷 期：2024年第45卷第1期

页      面：197-212页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.42272331,No.U23A202579,No.42277187,No.41972297,No.42007276) 河北省自然科学基金资助项目(No.D2021202001,No.D2020202002) 

主　　题：碎屑冰冻体 融化 直剪试验 剪切力学行为 有限-离散元 

摘      要：受到气候变暖的影响,青藏高原冰川剪切滑动带中的碎屑冰冻体存在融化风险,这严重影响了冰川的抗剪强度和稳定性。为了研究融化过程对碎屑冰冻体剪切力学特性的影响,引入融冰率定量评估融化程度,对正融碎屑冰冻体试样开展了室内直剪试验。基于试验结果提出了正融碎屑冰冻体的有限-离散元数值模型并进行了对比验证,研究了融冰率和碎石含量对碎屑冰冻体剪切力学行为的影响规律。结果表明:融化过程显著降低了峰值剪切强度、黏聚力和内摩擦角;强度参数与融冰率的关系可用线性准则表达;正碎屑冰冻体剪切强度急剧劣化的主因是孔隙冰融化导致的冻土-孔隙冰界面黏聚力降低;当融冰率从2%增加到4%,试样变形模式由应变软化过渡为应变硬化,破坏模式由粗糙的“锯齿状过渡为平滑的“圆弧状;随着碎石含量增加,碎屑冰冻体剪切强度明显降低,降低幅度随融冰率的增加而减小。该研究可作为冰川稳定性评价的有益补充。