Page 216 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第6期
P. 216
1238 武 汉 大 学 学 报 （信 息 科 学 版） 2025 年 6 月
图 2 离心模型设计
Fig. 2 Centrifugal Model Design
2 堆积体斜坡离心模拟的变形演化 图 3 可以看出，超固结比在 50g~55g 产生明显的
特征分析 突变，因此以 50g 为分界线进行阶段划分。
结合上述点位 10 的总位移量与加速度的关
2.1 基于位移-加速度曲线的离心模拟阶段划分 系曲线、总位移量与时间的关系曲线、沉降过程
位移和加速度关系是离心模拟中分析和理 线 以 及 超 固 结 比 ，将 推 移 式 堆 积 体 斜 坡 变 形 阶
解滑坡变形和破坏行为的先决条件 ［26］ 。本文分 段分为三大阶段六小阶段。三大阶段分别为将
析 11 个监测点的位移-加速度曲线后发现各曲线 斜 坡 前 期 稳 定 阶 段 称 为 斜 坡 固 结 沉 降 阶 段 Ⅰ
趋势相近，其中 2、4、7、10 点位的曲线形变量较 ［0，10g）、将滑坡破坏前的位移变化被称为由固
大。考虑到点位 10 位于坡顶和陡缓交接处，位置 结沉降引起的应力重分布阶段Ⅱ［10g，50g）、将
较为特别，因此在离心模型试验中，选取该点进 滑坡的破坏或破坏后位移变化被称为斜坡破坏
行分析。利用位移传感器、高速照相及图像数字 阶段Ⅲ［50g，80g］；六小阶段分别为Ⅰ 1 稳定阶段
化处理等手段获得点位 10 的总位移量与加速度 ［0，4g）、Ⅰ 2 沉降阶段［4g，10g）、Ⅱ匀速变形阶段
关系曲线，如图 3（a）所示。 ［10g，50g）、Ⅲ 1 加速破坏阶段［50g，55g）、Ⅲ 2 匀速
文献［27］认为，用离心加速度的增加过程来 破 坏 阶 段［55g，77g）、Ⅲ 3 剧 烈 破 坏 阶 段［77g，
模拟斜坡逐步填筑升高的过程的方法，即在不同 80g］。由于Ⅰ 1 稳定阶段和Ⅰ 2 沉降阶段的变形迹
加速度下量测同一斜坡模型顶部变形的方法，也 象并不明显，所以在后续分析中将二者合并，统
可以近似模拟土体斜坡分层逐步提高的填筑过 称为Ⅰ斜坡固结沉降阶段。
程。该方法同样能用来模拟堆积体斜坡逐步填 2.2 离心模型试验表层宏观变形特征分析
筑升高的过程。本文根据斜坡堆积过程的离心 离心模型试验过程中，通过高速相机观察模
模拟方法，设定每当离心加速度增加 5g 时，离心 型在超重力环境下的拉裂-蠕滑-剪断过程，并进
模型向上砌筑一层，共计 16 层，并绘制点位 10 的 行图像处理，如图 4~图 8 所示，其中位移变化图
沉降曲线，如图 3（c）、图 3（d）所示。沉降曲线上 反映了各观测点在每个阶段的运动轨迹和位移
每条线代表不同的加速度，而曲线的物理意义表 累积量。由图 4~图 8 可以看出，模型在离心作用
示沉降量从 0 开始达到沉降峰值最后完成沉降。 下先发生整体沉降，后在坡表出现张拉裂缝；随
由图 3（c）、图 3（d）可以看出，斜坡在［0，10g）竖向 着时间的推移，裂缝进一步加长加深，坡体变形
位移量较小；［10g，50g）竖向位移变形增长量较 加剧；试验后期，坡面逐渐失稳，滑动面形成。
为均匀；［50g，60g）竖向位移发生大规模突发性 1） I 斜坡固结沉降阶段［0，10g）
变形；［60g，80g］竖向位移变形量增加明显。 斜 坡 变 形 ：滑 坡 土 体 在 该 阶 段 发 生 应 力 调
将土体先期固结压力与现有覆盖土重之比 整，滑坡整体保持稳定，坡表无裂隙，坡脚轻微蠕
定义为超固结比 R，其计算式为： 滑，其余部分无明显变形。
速率云图：无明显变化。各观测点无位移形
p c
R = （1）
p 1 变数据，遂以此为初始稳定阶段。在该阶段，在
超重力作用下土体被压至紧密，制作模型时人工
式中， p c 为根据土体密度计算的先期固结压力； p 1
为土压力传感器得到点位 10 的土压力数据。由 分层夯实产生的不均匀误差在此时调整完毕。
