藏东南地区冰碛土强度特性对温度响应试验研究

摘要

为研究气候暖湿化条件下小冰期以来所形成的冰碛土内埋藏冰消融导致强度劣化机理，深入认识高寒区冰川泥石流起动过程，选取帕隆藏布流域天魔沟泥石流源区所采集的冰碛土作为研究对象；采用高精度温控三轴耦合试验系统进行剪切试验，研究冰碛土在不同温度条件下的剪切变形特征，分析温度对冰碛土变形破坏的影响机制，构建冰碛土多相介质强度破坏判据.试验结果表明，冰碛土变形破坏受温度影响显著，-20℃时，冰碛土应变软化和剪切带破坏特征显著；随着温度升高，冰碛土逐渐表现出应变硬化和鼓胀破坏特征.冰碛土的模量、峰值抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均随温度升高而降低，且在-3～-5℃下降速率最快，而脆性指数随温度升高而增大.引入Boltzmann函数对冰碛土抗剪强度参数与温度间的关系进行刻画，发现抗剪强度参数变化的特征温度在-4℃附近，并基于摩尔库伦强度准则构建了含有温度参数的冰碛土强度破坏准则.与传统含有构造冰的冻土相比，内部赋存埋藏冰的冰碛土强度主要由颗粒间接触提供，其更易受外界温度变化影响，土体强度对温度响应更为复杂.

关键词

冰碛土 / 强度劣化 / 温度作用 / 温控三轴试验 / 工程地质学