三峡库区多见由残积、坡积物构成的土质岸坡,粒组以0.075mm-10mm的砂砾和中细角砾为主、含碎块石,库水周期性涨落会造成粗粒土岸坡中细颗粒的流失,从而导致库岸边坡变形。因此,建立加卸载渗流作用下粗粒土的潜蚀演化模型,并揭示库水周期性涨落作用下粗粒土的渗流潜蚀对岸坡变形发展过程的内在诱发机制,并更加准确的开展岸坡变形分析预测提供理论依据和技术支撑,对于库岸边坡防灾减灾处理和库水位升降速度调控具有重要的指导意义。本文采用自制的渗透侵蚀装置对不同水力梯度、孔隙比的土样进行渗流试验,获得土样中细颗粒的流失量,建立水力梯度、孔隙比与土体结构损伤量之间的函数关系模型,再结合剑桥模型中的参数压缩系数λ、回弹系数以及轴向破坏值M与损伤系数建立岩土体的渗流损伤数学模型是本文的一个重点研究和讨论的问题。为此,本文在以下几个方面做了一些力所能及的工作。1)渗流侵蚀试验中,在刚刚施加渗透压力时,下游即试样底端处最先遭受渗流侵蚀,随着试验时间的延长,试样在反复加卸载作用下,会有细颗粒随着水流流出,伴着加卸载周期的延长,试样周围会逐渐形成裂缝,每一次加载后,试样会受到挤压,卸载后裂缝又会重新出现,最终裂缝会逐渐扩展开来,形成水流通道,试样在卸压过程中,细颗粒也会随着水流从渗流通道处流出,从而改变了试样原本的骨架。2)随着水力梯度增大,渗流流速线性增加,试样内部细颗粒也逐渐由静止状态转变为临界起动状态。处于临界起动状态时,能够观察到有少量细颗粒涌出试样,但涌出速度极慢,并且涌砂过程也是断断续续。将试样处于临界起动状态时所对应的水力梯度定义为临界水力梯度。同一初始孔隙比条件下会有相同的临界水力梯度值,可定义为细颗粒流失的启动水力梯度i₀,且该值是通过反复试验获得,本次试验确定了初始孔隙比为0.45、0.65及0.85条件下的启动水力梯度分别为80、60及40。3)随着渗流不断发展,可流动细颗粒逐渐移动离开原来位置,试样内部不同位置处颗粒组成产生差异,形成优势流动区域。优势流动区域处的渗流速度比试样其他位置处的流速要大,其所处位置的细颗粒更容易被渗透水流带离土体,而细颗粒运动后形成的颗粒分布又会反向影响到孔隙变化。因此,孔隙变化与颗粒运动之间存在着相互影响的关系,基于试验观察到的现象,可以将渗流发展过程中孔隙变化分为以下几个阶段:孔隙分布均匀阶段;初步形成局部优势流动;试样形成明显优势流动;颗粒流失达到平衡状态。4)试样在发生渗流侵蚀时,土体孔隙流动从均匀分布转变为试样上下、前后位置处孔隙流动有较大的差异,优势流动区域经历了从无到有、从小到大、从有到无的变化过程。同一初始孔隙比条件下,累积流失细颗粒的流失量最终会趋于一个稳定值,故可推测细颗粒在流失过程中,骨架颗粒也在不断重组,会逐渐趋于稳定,使得当前水力梯度不足以带走细颗粒,因此细颗粒流失量会稳定下来。5)通过渗流试验研究水力梯度、孔隙比以及时间对土样细颗粒流失量的影响规律。水力梯度、孔隙比、时间为影响因素,细颗粒流失量为因变量。定义细颗粒流失量为损伤变量,通过不同影响因素作用下的数据采集,从而得出损伤变量与土体水力梯度、孔隙比以及时间的关系。6)基于Sterpi提出的非线性增量定律,初步构建了本试验的渗流侵蚀试验模型,通过Excel对试验数据进行数据处理,获得数学模型中的参数值b=0.8;c=0.3;d=1.5采用该试验模型对本试验数据进行了拟合。7)结合剑桥模型中的参数λ、κ及M,探究砂土在渗流侵蚀作用下的力学性质变化,该数学模型是将原状土在渗流侵蚀前作为一种初始无损材料,而将渗流侵蚀后完全破坏的土体作为损伤后的材料,在渗流侵蚀过程中土体可认为是原状土与损伤土两种材料的复合体,从而建立土体在渗流侵蚀过程中的结构损伤模型。