Page 48 - 水利学报2021年第52卷第11期

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ε = ε p + ε q

h=125mm

图 18 尾粉砂颗粒微观结构
化；循环偏应力的作用使得土骨架的强度降低。从宏观层面上，导致累积孔压进一步增长，从而使
有效应力进一步降低，最终导致试样的强度降低。
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孔压破坏阶段： ε p + ε q ≫ ε p + ε q ，瞬时动孔压达到最大值时，进入破坏阶段，此时尾粉砂颗
粒相互排列紧密，不均匀分布的孔隙全部消失，在此之后仅经过仅仅几次的循环荷载作用，试样随
即发生不可逆的坍塌式破坏（见图 18（c）），此时试样完全体现出塑性性质，在宏观层面上，试样体现
呈鼓状破坏。
总的来说，由于在细粒化高堆尾矿坝中堆积着很多处于饱和状态且排列疏松的低黏性或无黏性
的尾粉砂，在外部地震荷载作用下，极易受到扰动，影响尾矿坝的稳定性，最终造成严重的工程事
故。因此，根据以上分析结果可知，单靠对尾矿坝的变形监测来保证尾矿坝的稳定性是远远不够
的，应加强对深层尾粉砂的孔压监测来保证尾矿坝的稳定性。

6 结论

本文通过一系列的循环球应力与循环偏应力动三轴试验系统的研究了高应力条件下饱和尾粉砂
动力耦合作用，得出以下结论：
（1）单纯循环球应力会使累积孔压在高应力条件下趋近于某一个固定值，这个值的大小与初始固
结围压和施加的循环球应力幅值有很大关系。单纯循环偏应力的作用是引起饱和尾粉砂累积孔压急
剧变化和破坏的主要原因，而在循环球-偏应力耦合作用下，会减缓这个过程的发展速度。相比于低
应力条件，在高应力条件下，孔压的阶段性增长更加明显，其发生破坏更具有突然性。
（2）研究了不同条件下的循环球-偏应力的累积孔压与累积塑性应变特征曲线，发现在地震荷载
作用下循环球-偏应力的耦合作用是不容忽视的，其耦合作用会随着振次的增加而明显。通过对试验
数据的综合分析，建立了考虑循环球-偏应力耦合作用下的累积孔压经验模型，模型验证结果表明，
其能较好的描述高应力条件下饱和尾粉砂的累积孔压比与振次之间的关系。
（3）通过分析循环球-偏应力耦合作用下有效应力路径、颗粒破碎和塑性应变机理解释了循环球-
偏应力耦合机制，并较好的解释了在高应力条件下尾粉砂试样发生破坏的根本原因。对于一些受直
下型地震影响频繁的地区，应加强对深层尾粉砂孔压变化的监测。

参 考 文 献：

［ 1 ］ 刘海明，杨春和，张超，等 . 高压下尾矿材料幂函数型摩尔强度特性研究［J］. 岩土力学，2012，33（7）：

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