基质吸力对非饱和滑带土抗剪强度的影响试验研究

在滑坡地质灾害中遇到的滑带土大多数是非饱和土,研究吸力对非饱和滑带土c、φ值的影响,对于滑坡防治具有十分重要的意义。通过不同基质吸力和剪切速率的条件下的四联直剪试验,探讨了基质吸力与非饱和粘性滑带土抗剪强度的关系。试验结果表明,在同一基质吸力条件下,抗剪强度随轴向荷载的增大而增大,且保持平稳线性增长的趋势;随着吸力值的增大,其总粘聚力与内摩擦角均呈现增大趋势。对于总粘聚力来说,当基质吸力≤100 kPa时,随着吸力的增大,总粘聚力增长曲线斜率较大,增长速率较快;当基质吸力100 kPa时,随着吸力值的增大,总粘聚力增长曲线斜率放缓,增长速率减慢;但总体处于平稳增长的态势。对于内摩擦角来说,当基质吸力≤50 kPa时,随着吸力的增大,内摩擦角增长曲线斜率较大,增长速率较快;当基质吸力50 kPa时,随着吸力值的增大,内摩擦角增长曲线斜率放缓,增长速率减慢。     

鄱阳湖区软土三轴剪切强度试验

为研究复杂应力条件下湖相软土的力学性质及破坏规律,对鄱阳湖区典型软土进行等加载速率(0.01mm/min)下,基质吸力分别为0、50、100、200kPa,净围压为100、200、300kPa的标准应力途径GDS三轴剪切试验,得到湖相软土的三轴剪切应力-应变曲线、基质吸力与偏应力的关系、围压与偏应力的关系,并根据Fredlund双应力变量强度理论分析鄱阳湖区软土在不同基质吸力、不同围压下的土体抗剪强度变化规律。结果表明:在相同基质吸力条件下,鄱阳湖区软土非饱和强度在低应变范围内(8%),抗剪强度随着应变的快速增加,在高应变范围内,强度增速放缓;在相同围压条件下,强度与吸力基本呈正相关线性关系,其基质吸力相关角为6.6°,处于低吸力范围内;在4种基质吸力条件下,其内摩擦角的范围为21.8°～26.2°,总黏聚力范围为16.7～44.4kPa。结合双应力变量强度理论,提出鄱阳湖区湖相土的抗强度理论公式。     

基质吸力对非饱和重塑黄土变形的影响及破坏准则

利用非饱和土三轴仪对宁夏固原地区重塑黄土开展了不同基质吸力和不同围压下的固结排水剪切试验,探讨了该黄土在不同围压、不同基质吸力下的变形规律,计算了不同含水率下的强度参数,得到了总黏聚力随吸力的变化曲线。研究表明：该重塑黄土的偏应力应变曲线整体呈硬化型,且强度和硬化程度与基质吸力和净围压关系较大;不同含水率条件下净围压50 kPa时该重塑黄土具有明显的剪胀特性,净围压300 kPa时具有明显的剪缩特性,且剪胀和剪缩程度与基质吸力有关;黏聚力与吸力均近似呈线性关系;摩擦角随吸力的变化不明显。此外,将试验数据拟合得到的强度参数随吸力的变化关系引入Lade-Duncan破坏准则中进行修正,得到π平面内不同吸力下重塑黄土的强度破坏面。验证表明,该修正破坏准则可以考虑吸力对非饱和黄土强度的影响。     

崩岗侵蚀区非饱和花岗岩残积土强度特性试验研究

以崩岗侵蚀区花岗岩残积土为研究对象,应用非饱和土三轴仪对重塑花岗岩残积土进行强度特性试验,研究干密度、净围压和基质吸力对应力-应变关系和强度的影响规律,并分析重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下的抗剪强度特性。结果表明,非饱和花岗岩残积土的应力-应变关系均呈硬化型;在干密度相同时,非饱和土强度随着基质吸力和净围压的增大而增大;在净围压相同条件下,非饱和土强度随着基质吸力和干密度的增大而增大;基质吸力对粘聚力影响较大,基本上呈线性增长关系,而有效内摩擦角受基质吸力的影响较小,几乎可以不计;非饱和重塑花岗岩残积土的强度随着基质吸力和干密度增大而增大,与基质吸力相关的摩擦角较大。     

糯扎渡库区非饱和土SWCC曲线测定及应用

以糯扎渡水库库区滑坡堆积体非饱和土为研究对象,探究非饱和土的基质吸力产生本质、影响因素及强度破坏准则等理论,获取该非饱和土完整的土-水特征曲线。通过土-水特征曲线进一步预测其强度参数,可为该非饱和土强度的确定提供一种简单可行的方法。室内非饱和试验表明:可通过土-水特征曲线获取非饱和土的强度参数,在基质吸力小于50 kPa时,通过土-水特征曲线得到的抗剪应力值与室内试验测得的抗剪应力值误差小于0.85 kPa,误差在允许范围内,证明根据含水率可预测非饱和土边坡力学参数。研究成果可为非饱和土边坡稳定性随含水率变化过程的研究提供数据。     

非饱和土的土-水特征曲线的试验研究及应用

利用改进的非饱和土三轴仪,对非饱和土在不同围压条件下的基质吸力与含水量关系的试验研究。并根据试验结果,绘制非饱和土的土-水特征曲线与围压-基质吸力关系曲线。分析曲线规律,拟合基质吸力与体积含水量之间的函数,并通过土水特征曲线计算非饱和土的渗透系数及预测非饱和土的抗剪强度。     

基于伯格模型的非饱和土蠕变模型构建

滑坡变形发展一般都要经历一定的时间过程,同时在降雨以及库水位变动下,滑坡土体常处于非饱和状态,因此构建考虑基质吸力的非饱和土蠕变模型具有非常重要的意义。以三峡库区某滑坡滑带土非饱和蠕变试验数据为基础,基于伯格模型和非饱和土力学原理及相关假设条件,构建了适合该滑坡滑带土的非饱和蠕变模型。接着,利用非线性回归算法对模型参数进行求解,并将该模型预测值与试验值进行对比,验证了该模型的合理性。最后,考虑模型参数与净围压之间的线性相关性,对模型进一步修正,并验证了修正后模型的有效性。构建的非饱和土蠕变模型能较好地反映该滑坡滑带土的非饱和蠕变特性,其对预测该滑坡的长期变形具有重要的意义。     

蠕滑滑坡滑带土强度及其参数特性试验研究

金坪子滑坡Ⅱ区为一巨型蠕滑滑坡,为了研究该滑坡在诱发因素影响下的强度变化规律,以滑坡Ⅱ区滑带土为研究对象,通过不同剪切速率、不同含水率和正应力下的环剪试验,研究了其强度特性,结果表明:滑带土应变软化现象明显,已达到稳定残余状态的滑带土随着剪切速率的改变其抗剪强度出现增大的现象,并且正应力越大,强度恢复的幅度越大,其原因可能是剪切速率的改变使其剪切模式发生了变化;峰值强度参数中黏聚力、内摩擦角均随含水率的增大而线性减小,但黏聚力的变化幅度比内摩擦角的大,残余黏聚力与含水率成负相关关系,残余内摩擦角变化很小。     

南阳膨胀土非饱和剪切特性试验研究

选取河南南阳膨胀土采用非饱和直剪仪进行控制吸力条件下的直剪试验。试验结果表明,在不同的基质吸力和竖向荷载下,重塑膨胀土试样由于结构性遭到彻底的破坏,应力应变关系表现为应变硬化特性。在400kPa吸力范围内,非饱和强度与吸力基本呈线性增长关系,南阳膨胀土的非饱和抗剪强度参数约b为16.4°,验证了非饱和土的双变量强度公式的适用性。     

三峡库区非饱和土三轴试验研究

为研究三峡库区非饱和土的强度特性,采取现场取样并结合Fredlund的非饱和土抗剪强度理论及相关知识,借助GDS三轴试验仪对其进行了三轴剪切试验.试验分两组,模拟了不同吸力、不同净围压下非饱和土的剪切特性,并绘制了同一吸力下非饱和土的Mohr圆及破坏包线,从而得到粘聚力c＇以及与吸力相关的摩擦角φb;同时绘制了不同吸力、不同净围压下轴向应变-应力比关系曲线.     

基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了基质吸力与非饱和黏土抗剪强度的关系,结果表明:含水量对非饱和黏土基质吸力的影响较大,随着基质吸力的增大含水量减小,这种减小的趋势在基质吸力小于400 kPa时较明显;非饱和黏土抗剪强度与基质吸力之间的关系是非线性的,且存在转折点;基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的提高有限。     

重塑非饱和黏土脱吸湿抗剪强度对比

基于压力板仪与非饱和土直剪仪,针对脱湿与吸湿条件非饱和土的抗剪强度特性进行对比试验研究,探讨不同基质吸力、不同竖向压力下非饱和粉质黏土试样的抗剪强度特性。研究结果表明,抗剪强度与基质吸力成正比;基质吸力的变化对抗剪强度的影响主要表现在对黏聚力的影响,对摩擦角影响不大。进行脱湿与吸湿情况下相同含水率的抗剪强度对比,发现脱湿后试样的抗剪强度高于吸湿试样的抗剪强度;脱湿过程中试样的抗剪强度参数高于吸湿试样的抗剪强度参数。     

石灰改良土的非饱和土变形与强度特性试验

为研究石灰含量与颗粒级配对非饱和改良土强度和变形的影响,利用非饱和三轴仪对石灰改良花岗岩残积土进行控制吸力固结排水剪切试验,研究掺灰比0%,4%和8%的改良花岗岩残积土的强度和体变特性,同时还选用了颗粒粒径小于1 mm与小于2 mm的土料进行了相关试验。研究结果表明:石灰含量和净围压对非饱和改良土的应力应变曲线均有较大影响,且曲线呈硬化型;相同石灰含量下非饱和改良土的强度峰值随着净围压的增大而增大;在净围压相同时,强度峰值随着石灰含量的增大而增大;在同基质吸力时,凝聚力和内摩擦角随着石灰含量的增加而相应增大,凝聚力增加更明显。在相同基质吸力、干密度、石灰含量下,颗粒粒径小于1 mm与小于2 mm的土料应力应变关系接近,细粒土的颗粒尺寸对强度影响小。非饱和土的体变特性受石灰含量和净围压的影响明显,对于细颗粒土,其结果受颗粒粒径的影响小。     

基质吸力对花岗岩残积土强度影响分析

花岗岩残积土分布相当广泛,是工程建设中经常遇到的土体之一。借助非饱和三轴仪进行花岗岩残积土抗剪强度试验分析,探究基质吸力对其强度参数影响。试验结果表明基质吸力和净围压的增大对花岗岩残积土强度有提升作用,花岗岩残积土黏聚力随基质吸力增大呈线性增长趋势,内摩擦角随基质吸力增大呈曲线增长趋势。基质吸力对土体弹性模量的影响也是正相关的,即弹性模量随基质吸力增大呈递增规律。根据试验结果,得出抗剪强度参数与基质吸力的关系式及不同基质吸力下土体的弹性模量表达式。     

非饱和原状黄土强度特性试验研究

为了探究非饱和原状黄土在快速施工条件下,不同含水率、剪切速率和围压对其强度特性的影响,进行了UU三轴剪切试验。试验结果表明:试样的体积含水率在脱湿和吸湿过程中均随着基质吸力的增大而减小。当剪切速率达到1.5 mm/min时,3种含水率试样的黏聚力分别达到各自的峰值43.2 kPa、40.6 kPa和38.7 kPa,当剪切速率小于此值时黏聚力随着剪切速率的增大而增大。剪切速率达到3 mm/min时,黏聚力分别降为31.8 kPa、21.2 kPa和19.6 kPa;在剪切速率仅为0.5 mm/min时,3种含水率下试样的内摩擦角分别为27.5°、27.3°和27.6°。而后,随着剪切速率的增大内摩擦角逐渐减小,降幅分别为1.6°、1.3°、1.8°;试样的黏聚力随着剪切速率的增大表现为先增大后减小,而内摩擦角随着剪切速率的增大逐渐减小。随着含水率的增大,试样的黏聚力明显减小,但含水率对内摩擦角影响甚微。原状黄土的应力-应变曲线、抗剪强度与剪切速率之间是二次函数关系,存在临界剪切速率;与含水率之间呈负相关性,含水率的增大对土体强度具有软化作用;与围压之间呈单向递增函数关系,围压的增大对土体强度具有强化作用。     

基于滑移线理论的非饱和土条形地基承载力计算

为了对非饱和土平地地基的极限承载力进行理论计算和定性分析,对非饱和土条形地基的承载力进行了计算,将基质吸力和有效应力系数引入平衡方程,构建含有非饱和参数的滑移线方程,并采用滑移线法将得到的非饱和土滑移线方程改为差分方程进行求解。综合讨论了黏聚力、内摩擦角、地下水位及垂直不饱和流速对非饱和土条形地基承载力的影响,并计算了不同情况下的非饱和土条形地基承载力,得出非饱和土平地地基的极限承载力和平均承载力均要大于饱和土地基。计算所使用的基质吸力不是一个定值,更符合实际情况,研究成果为非饱和土地基承载力计算提供了一种参考。     

冰水沉积粉质黏土非饱和强度特征与细观机理研究

为弥补当前对非饱和粉质黏土细观结构研究的欠缺,基于Fredlund双应力变量理论、Fredlund-Xing土-水特征模型,通过室内试验从细观结构、矿物成分至非饱和力学特性方面展开对冰水沉积粉质黏土的系统研究,查明非饱和抗剪强度及参数变化特征,深入分析细观作用机理。研究表明:冰水沉积粉质黏土非饱和抗剪强度随基质吸力增大而提高,增长速率逐渐降低,内摩擦角φ′与含水率构成对数函数关系,内聚力c_total1具有峰值特征,峰值点含水率约为10.24%。土中的矿物组分遇水发生的水解、离子置换等作用对土体结构造成较大影响,在低基质吸力条件下造成宏观非饱和抗剪强度的损伤,根据其作用特征将非饱和抗剪强度随基质吸力的变化过程划分为3个阶段,建立了适用于冰水沉积粉质黏土的三维破坏包络面的概化模型。与此同时,分析发现材料参数φ^b在低基质吸力段并不为常数,以某一初始值逐渐减小,变化曲线呈反“S”形,最终无限趋近于0。     

非饱和-饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响研究

土质边坡在降雨条件下发生的破坏失稳与土体的非饱和-饱和状态变化存在必然的内在关联。考虑土质边坡的非饱和-饱和状态变化,以此建立非饱和土抗剪强度与基质吸力之间的函数关系,并结合基质吸力的理论分布规律,运用非饱和土边坡的稳定性分析方法研究边坡安全系数,分析土体由非饱和状态向饱和状态的转变过程中边坡安全系数的变化规律。结果表明,雨水入渗使得土体由非饱和状态向饱和状态进行转变;在坡脚处最先出现塑性区,并逐渐向坡顶发展,直至形成贯通塑性区而使土体破坏;土质边坡的滑移面由浅层滑移向深层滑移发展;结合不同的入渗深度下边坡的瞬态安全系数值的变化规律,能够量化计算边坡失稳的临界入渗深度值,为实际工程提供合理的判断依据。     

非饱和花岗岩残积土动力变形特性试验研究

为了探究某高速公路工程中非饱和花岗岩残积土动力荷载作用下的变形特性,以衡阳非饱和花岗岩残积土为研究对象,采用美国GCTS公司的USTX-2000非饱和土/饱和土动静三轴试验系统进行了非饱和动三轴试验,并利用Janbu公式进行了拟合。分析了吸力、净围压等对非饱和花岗岩残积土的变形特性的影响,并对其相应的本构关系及模型参数进行了探讨。结果表明:在吸力一定情况下,动应力应变骨干曲线呈双曲线型,骨干曲线随着净围压增大向上移动,不同净围压情况下,其与吸力未呈明显的相关关系;净围压相同时,非饱和花岗岩残积土的最大动弹性模量随动应变增大而减小;吸力一定条件下,最大动弹性模量随着净围压的增大近似线性增加;相同净围压下,阻尼比随动应变的增大而增大。研究成果为工程地质问题治理提供理论依据。