摘要
滑坡灾害在我国时有发生，其中土质滑坡占比较高。在自然状态下，气候的变化
使滑坡土体常年处于降雨与干燥的循环交替中，导致滑坡土体变形，降低土体强度，
严重时导致滑坡失稳，引发一系列工程问题。因此本文开展了错动与干湿循环作用下
粉质黏土剪切力学特性试验研究，分析了干湿循环、错动量、含水率等因素对粉质黏
土剪切力学特性的影响；借助于PFC3D数值模拟方法，从细观角度分析错动条件下
粉质黏土的剪切演化过程，主要研究工作及成果如下：
（1）基于室内直剪试验，研究了土体错动对粉质黏土剪切力学性质的影响，结果
表明：土体错动影响粉质黏土剪应力-剪切位移曲线形态，使其由塑性型转化为软化
型；随着错动量的增大，粉质黏土峰值强度和残余强度不断减小，当错动量达到峰强
位移的75%时，抗剪强度劣化程度达到40.39%，其中当法向应力为100kPa时，峰值
强度受错动量的影响最大，当法向应力为300kPa时，残余强度受错动量的影响最大。
（2）基于PFC3D数值模拟研究，从细观角度分析了错动与粉质黏土剪切力学特
性的关系。结果表明：错动量对粉质黏土胀缩性具有一定影响，当错动量较小时，土
体剪胀性明显，当错动量较大时，土体剪缩性明显；随着错动量的增大，剪胀角不断
减小，其中当法向应力为100kPa时，剪胀角受错动的影响程度最大；在剪切过程中，
颗粒之间的接触力随剪切位移的增大呈现先增大后减小的趋势，且接触力随着错动量
的增加逐渐减小；通过分析位移矢量图，发现随着错动量的增加，颗粒位移方向逐渐
向外扩散；在剪切过程中，位移场由无规律分布逐渐演化为具有明显层次性的分布。
（3）基于室内直剪试验，研究了不同含水率条件下，干湿循环对粉质黏土剪切力
学特性的影响。结果表明：粉质黏土在经历干湿循环前后，峰值强度随含水率的增加
呈现先增加后减小的趋势，两者关系曲线呈“单驼峰”状；干湿循环后的剪应力-剪切
位移曲线呈软化型；干湿循环对粉质黏土峰值强度及抗剪强度指标的影响主要集中在
干湿循环前期（前五次干湿循环），随干湿循环次数的增加，峰值强度与抗剪强度指标
均呈“滑梯式”衰减。
（4）通过统计方法分析的方式，确定了土体错动和干湿循环对该粉质黏土抗剪强
度指标影响的显著性，其中错动的影响程度大于干湿循环；当错动与干湿循环耦合作
用时，剪应力-剪切位移曲线呈软化型，且粉质黏土峰值强度及抗剪强度指标均发生一
定程度的劣化，其中，峰值强度劣化度达到56.38%；耦合作用对粉质黏土强度及强度
指标的影响均大于两者单独作用。
关键词：粉质黏土；错动；干湿循环；剪切力学特性
I
目录
第一章绪论-1-
1.1研究背景-1-
1.2研究现状-2-
1.2.1干湿循环条件下土体力学行为研究-2-
1.2.2错动与干湿循环条件下土体滑坡稳定性分析-4-
1.2.3土体剪切力学行为数值模拟研究-5-
1.3研究内容-6-
1.4研究技术路线-7-
第二章粉质黏土特征含水率及强度试验测试-9-
2.1引言-9-
2.2试验设计-9-
2.3试样制备-10-
2.4粉质黏土特征含水率测试-11-
2.4.1含水率试验-12-
2.4.2界限含水率试验-13-
2.4.3最优含水率试验-14-
2.5粉质黏土强度分析-17-
2.5.1峰值强度分析-17-
2.5.2抗剪强度指标分析-19-
2.6小结-20-
第三章错动对