三峡库区侏罗系顺层滑坡滑带土的剪切蠕变特性

滑带土的蠕变行为对滑坡的预测预报和长期稳定性分析具有重要作用。选取三峡库区侏罗系典型顺层滑坡—万州兴福寺滑坡为研究实例,针对滑带土重塑样,先进行三轴压缩试验测定其峰值及残余抗剪强度指标,然后开展不同法向应力和不同含水率下滑带土试样的剪切蠕变试验。试验结果表明:①兴福寺滑坡滑带土在初始破坏之前经历瞬时蠕变和衰减蠕变阶段,并最终稳定在低速率的等速蠕变阶段。②法向应力越大,滑带土剪切蠕变速率和变形量越小,各级法向应力下蠕变破坏时的剪应变均小于5%。③含水率对滑带土剪切蠕变速率的影响不甚明显。含水率低于塑限时滑带土剪切蠕变模量最大。随着剪切蠕变的进行,低含水率和饱和试样的剪切蠕变模量均在短时间内急剧降低并分别稳定在某一稳定值,而含水率略高于塑限的试样则呈缓慢降低趋势。与此相反的是含水率接近液限的试样呈缓慢增大趋势。④滑带土长期黏聚力为峰值和残余黏聚力的70%和15.0倍,长期内摩擦角为峰值和残余内摩擦角的69%,70%,各强度指标均受滑带土细颗粒含量的影响。     

大型滑坡演化机制及滑带剪切特性试验研究

 古水水电站争岗大型滑坡堆积体方量高达4.75×107 m3,地质勘测揭示该滑体主要由基岩、滑带土和松散堆积物组成,且滑带土层为贯通的底滑面;首先对堆积体历史演化过程和滑坡体形成机制进行详细分析,对现状及未来失稳模式进行定性判别,认为滑体处于沿贯通底滑面蠕滑变形状态;对滑带土基本特性分析的基础上,开展不同条件下室内大型直剪试验,研究天然状态下变形和强度的关系、抗剪性能参数取值;探讨含石量、含水量对抗剪强度的影响;从而寻找出合理的计算参数,开展稳定性评价。研究结果显示：天然状态下,滑带土黏聚力为30.31～43.94 kPa,内摩擦角为25.82°～30.49°;且含石量和含水量对抗剪强度影响显著,含石量75%为阈值,低于此值,抗剪强度随含石量的增加而增大,超过此值,随含石量的增加而减小;含水量的增加导致强度降低,黏聚力、内摩擦角降低基本呈指数关系。稳定性评价成果与定性分析相吻合,滑体各种工况下均存在滑塌的可能性,开展治理措施研究显得至关重要。     

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。本文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≤100kPa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100kPa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≤50kPa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50kPa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。     

粘土岩质大型滑坡滑带形成机制研究

粘土质大型滑坡在渭河中下游地区广泛分布,簸箕山大型老滑坡位于宝鸡市市中心北坡,其长期蠕变滑动致灾风险较高,是陕西省与宝鸡市国土局重点监测的大型滑坡。为判别分析滑坡变形监测数据与滑动趋势,急需理清其滑带变形样式和滑体运动过程。基于滑坡地形及地层岩性、地下水调查,结合连续取芯钻探数据,进行了滑带及原岩物质成分、水理化性质及应力应变特征的物理化学实验,通过滑带与原岩的实验数据对比分析,结论如下:(1)簸箕山滑坡滑带发育于三门组粘土岩黏粒含量较高的层位中,滑坡蠕变变形亦集中于该位置、渐进扩展;(2)滑带粘土矿物以蒙脱石为主,具有较强的膨胀性和裂隙化特征,使得粘土岩在地下水作用下发生劈理化、塑性化及泥质化,使得剪切面贯通形成滑带。     

含砾粉质粘土中粗颗粒对抗剪强度影响的研究

滑带土为含砾粉质粘土的土质滑坡,其滑带土抗剪强度参数受粗颗粒影响较大,而滑坡勘查工程通常只做直剪试验而很少进行三轴试验,由于土的直剪试验受环刀尺寸的限制,试验时常筛除含砾粉质粘土中的粗颗粒,导致试验结果与真实值存在偏差。因此,根据原状含砾粉质粘土级配配制不同粒径的饱和土样进行三轴剪切试验,并结合剔除原状土粗颗粒的饱和土样进行快剪试验,分析含砾粉质粘土中粗颗粒对其抗剪强度的影响。试验结果表明:随着逐级减小粗颗粒粒径,含砾粉质粘土的黏聚力呈现先增大后减小的变化趋势,内摩擦角则呈现逐渐减小的变化趋势,对比不同粒径下黏聚力和内摩擦角的变化量,为浏阳地区滑坡工程设计中所需岩土参数提供一定的参考价值。     

滑带土环剪试验及其对水库滑坡临滑强度的启示

滑坡临滑强度在滑坡研究中是一项重要内容,如何准确地确定其值是长期以来的重点和难点。开展滑带土环剪试验,不仅可以获取土体峰残强度参数,且能揭示土体剪切力学特性。通过黄土坡滑坡滑带土的环剪试验,确定出以180 kPa为界的高、低法向压应力区间,并分区间进行了土体剪切强度研究,分析了滑带土的剪切力学分区特性。揭示出本次滑带土以黏聚力下降为主(高压应力区下降44.8%,低压应力区下降93.8%),而摩擦角几乎不变(高、低压应力区峰残摩擦角之差分别为0.136°,0.468°)的峰后强度弱化机制。结合试验,通过引入黏聚力弱化系数,采用一种能反映滑坡演化过程的临滑强度反演方法,研究了不同工况下水库滑坡的临滑强度。并且从坡体受力状态和强度参数弱化的层面探讨了临滑强度因工况而异的原因,阐明其启示意义和工程意义。     

湖北省三峡库区崩塌堆积体滑坡稳定性敏感性浅析

文章以湖北省三峡库区几个典型崩塌堆积体滑坡为例,详细分析了滑带土抗剪强度参数c、φ值以及地下动水位等因素对滑坡稳定性的影响,通过比较,得出了各因素对滑坡稳定性影响的敏感程度。滑带土内摩擦角φ对滑坡稳定性影响最大,敏感系数最大,粘聚力C次之,地下水对滑坡稳定性影响较小。     

三峡库区某滑坡滑带土剪切变形特性及控滑机理

滑带土的力学特性对滑坡的稳定性具有控制作用,为了研究其控制机理,对三峡库区秭归县某滑坡滑带土取样,通过进行多组固结快剪和固结排水反复剪等直接剪切试验,研究了其应变硬化的特性,揭示了应变硬化型滑带土在滑坡变形过程中的作用机理。研究结果表明,该滑带土从塑性变形到剪切破坏过程中,所需的剪应力不断增大。经过反复剪切之后,其抗剪强度有所增加,内摩擦角对其抗剪强度的影响占主导作用,且正应力越大增加得越明显。通过滑坡实地勘测及数值模拟计算,研究了应变硬化型滑带土对滑坡稳定性的影响。分析认为,在滑坡滑动过程中,由于应变硬化型滑带土经剪切之后摩擦强度增大,消耗了滑坡的动能,对滑坡的作用在宏观上表现为,滑坡经短距离滑动之后出现暂时稳定状态。     

川东红层原状滑带土饱水软化试验研究

四川东部由紫红色砂泥岩构成的红层斜坡属于地质灾害多发易发区。斜坡内的软弱夹层(尤其是泥化夹层)容易遇水软化导致其力学强度降低,形成潜在滑动面。选取川东红层岩质滑坡原状滑带土进行室内饱水软化试验,揭示滑带土软化后微观结构和力学性质的变化规律。试验结果表明:滑带土饱水后内部结构变得疏松,颗粒间连接方式由面–面接触转化为面–边、边–边接触;黏聚力和内摩擦角随饱水浸泡时间呈指数衰减,直至浸泡10 d左右才逐渐趋于稳定。以试验获得的滑带土力学参数为基础,采用极限平衡法分析滑带土软化效应对研究区内斜坡稳定性的影响。计算结果表明,随着滑带土饱水时间的延长,斜坡稳定性系数不断降低,某些斜坡即使无后缘静水压力和底滑面扬压力的作用,斜坡也可能失稳破坏。由此认为,滑带土饱水软化后力学强度的大幅降低是导致红层地区某些岩质滑坡的重要因素。研究成果为认识四川红层地区滑坡机制和灾害防治提供了重要依据。     

三峡库区某滑坡滑带土试验研究

滑坡滑带土试验是确定滑坡物理力学参数的主要方法之一,是研究滑坡成因机理的基础,但由于人为和试验仪器本身等方面的原因,导致滑坡滑带土试验成果失真,因此非常有必要对滑坡滑带土试验成果进行检验。本文采用室内试验对三峡库区某滑坡滑带土的含水率、液塑限、颗粒级配、自由膨胀率进行了研究,在此基础上结合滑坡实际情况,运用反复剪切试验重点对滑带土的残余强度参数进行了探讨,最后采用区域统计规律对试验成果进行了检验。研究结果表明:该滑坡滑带土为级配良好的粘土,其天然含水率为31.21%,且该滑带为弱膨胀性土;滑带土达到残余强度的剪切位移与垂直压力成正比;该滑坡滑带土的饱和残余强度为:c=0.29 kPa,φ=7.45°。     

一类含裂隙岩质边坡的滑动弱化逐步破坏机理

含裂隙的岩土材料在剪切作用下，随着剪应变的增加，裂纹端部一定区域内的强度会表现出滑动弱化的现象。岩土材料这种性质的变化不同于粘性土结构性破坏，也不同于剪胀。在一定的载荷作用下，坡体内裂隙端部的滑动弱化使坡体内的应力重新分配，从而使得应力集中加剧，裂隙尖端进一步扩展，造成岩体结构性的破坏，乃至整个滑面的贯通直至发生滑坡。因此，滑动弱化是一类含裂隙岩质边坡滑坡的机理。     

土石混合体的剪切面分形特征及强度产生机制

 基于考虑含石量、含水率、块石岩性、初始孔隙比、法向压力5个影响因素的土石混合体室内大型直剪试验,利用剪切面在分形几何学上的统计规律和颗粒流数值模拟方法得到的直剪试验中颗粒的相互作用规律,对土石混合体的抗剪强度产生机制进行研究。结果表明：(1) 土石混合体的剪切面呈不规则的起伏形态与块石的存在关系密切,且具有较好的分形特征,分形维数随着含石量和块石强度的增大、含水率和法向压力的减小均呈增大趋势;(2) 含石量高于40%时,黏聚力小于30 kPa;(3) 内摩擦角随着含石量的增大、块石强度的增大、含水率的降低、初始孔隙比的降低、法向压力的降低均呈增大规律,且与分形维数满足正相关函数关系;(4) 块石附近应力集中较明显,剪切过程中,颗粒间的接触力主要通过迎着剪切方向的接触面传递,而背着剪切方向的颗粒接触面基本不传递力;(5) 内摩擦角 等于剪切面上与颗粒本身接触性质有关的接触面内摩擦角 和与剪切面分形维数有关的接触面倾角 之和,利用此机制可解释直剪试验中强度参数的变化规律。     

塌陷区全尾砂–废石混合处置体抗剪强度特性试验研究

 某矿将尾砂、废石制备成膏体对采矿引起的地表塌陷区进行回填处置,其强度特性直接影响到塌陷区处置效果及井下生产安全。废石含量及粒径是影响处置体抗剪强度的关键因素。采用改进的小型直剪装置对处置体试块进行试验,得到废石含量、粒径对处置体抗剪强度、黏聚力c、内摩擦角? 的影响规律,采用改进的黏着摩擦理论对其强度机制进行分析。试验结果表明：随废石含量增加c值总体呈下降趋势、?值总体呈上升趋势;根据废石含量及粒径不同,抗剪强度可分为黏聚力控制型、黏聚力–摩擦力共同作用型、摩擦力控制型;抗剪强度在含石量20%～30%时达到最低值;抗剪强度随废石粒径增大而增大;应力–应变曲线在低应力区呈应变软化、高应力区呈微应变硬化;摩擦强度对抗剪强度贡献率达到80%,颗粒间摩擦强度决定了宏观抗剪强度;废石粒径及含量的改变,实质是改变了处置体粒间的实际接触面积,引起粒间摩擦强度的改变,引起宏观抗剪强度的变化。     

黏土抗剪强度演化与酸雨引发滑坡的关系 ——以三峡库区滑坡为例

 研究由酸雨诱发的土体抗剪强度变化对滑坡形成可能产生的影响。样品取自三峡库区滑坡新出露的滑面及其邻近面。测试结果显示,滑面上蒙脱石含量明显高于邻近面,相反,邻近面上伊利石含量明显高于滑面。在实验室内用弱酸溶液浸泡蒙脱石、伊利石、高岭石3种重塑土试件,测试不同浸泡时间后试件矿物成分和抗剪强度的变化,以此模拟现场酸雨作用下滑面的形成过程。试验揭示,经酸液浸泡后试件内摩擦角的变化最明显,降低幅度超过1/3,同时黏土矿物成分从含部分伊利石和伊/蒙混层矿物演化成以蒙脱石为主。然后,内摩擦角回升,并消耗蒙脱石生成新的高岭石,此阶段黏聚力的变化微弱。伊利石和高岭石重塑土试件则相对稳定。最后讨论黏土的化学–力学模型。     

Moisture content effect on the ring shear characteristics of slip zone loess at high shearing rates

The residual strength of slip zone loess is strongly affected by the moisture content. To explore such an effect, slip zone loess obtained from Baqiao landslide was used in ring shear tests under moisture content ranging from 6% to 29%. Laboratory tests were utilized for the determination of the stress–displacement relationship and residual strength parameters for the effect of moisture content in loess. The experimental results showed that the residual strength generally decreases with increasing moisture content. In addition, for a given shearing rate, the residual strength at any moisture content is approximately proportional to the normal stress. The stress fluctuation of shear stress was found to be greater with high shearing rates. Furthermore, the effect of moisture content on the residual strength parameters (cohesion and friction angle) was presented: the residual cohesion of slip zone loess was observed to increase with moisture content to a certain limit that approaches the plastic limit, above which it decreases. Also, the friction angle of slip zone loess was found to decrease with increasing moisture content. Additionally, due to the increase of the moisture content, the scratch color on the shear surface changed from the original color yellow to brown and the thickness of the shearing band of samples reduced. Finally, the mechanism of the influence of moisture content on the macroscopic morphology of the shear surface was also analyzed and illustrated. The study may provide a basis for understanding the shear behavior of slip zone loess under different moisture contents, as well as guidelines for loess landslide stability prevention and prediction.

     

测定各向异性砂土抗剪强度特性的新型直剪装置及初步应用

各向异性颗粒材料的变形和强度与相对于沉积方向的剪切方向或大主应力作用方向相关。为研究各向异性颗粒材料任意剪切面的抗剪强度特性,研制一套可实现剪切面与沉积面的夹角 在0°～180°全定义域区间任意变化的直剪试验装置。所研制的直剪盒的特点是各侧壁均独立可拆卸,因此在制样过程中可根据不同的需要进行组装,使该直剪试验盒的某些侧面和顶面打开。在验证该直剪试验装置有效性的基础上,对福建标准砂进行 在0°～180°范围内、间隔为15°的系列直剪试验。试验结果表明： 在0°～90°区间的某个面相对应有最小峰值内摩擦角,此后峰值内摩擦角随 的增加而增加;但具有最大峰值内摩擦角的面不是与沉积面垂直即 = 90°的面,而是 ＞90°(?≈105°)的某个面。材料各向异性程度不同,相对应最大和最小峰值内摩擦角的 亦不同。     

非饱和土抗剪强度与含水量关系研究

非饱和土的含水量对其的抗剪强度有一定的影响,所以研究非饱和土的含水量与抗剪强度之间的关系有实际的工程意义。以长春重塑粉质黏土为研究对象,通过固结排水试验和不固结不排水试验,研究含水量对非饱和土的抗剪强度指标的影响。结果表明:非饱和土的抗剪强度指标受到含水量的影响,黏聚力随着含水量的增加而升高,存在一个临界含水量,当超过这个含水量时,黏聚力反之降低;内摩擦角随着含水量增加而降低,存在一个临界含水量,超过这个含水量时,内摩擦角反之升高。     

大光包滑坡滑带碎裂岩体原位钻孔剪切试验研究

安县大光包滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,滑坡南侧暴露长约1.8 km顺层滑带,其岩体高度碎裂化,引起广泛关注。为准确评价滑带碎裂岩体的强度参数,笔者在前人研究的基础上开展了细致的野外调查工作,采用法国Phicometre岩土两用原位钻孔剪切试验仪对大光包滑坡滑带碎裂岩体进行了原位剪切试验。将试验结果与Hoek–Brown岩体强度准则估值和基于工程地质类比法的力学参数建议值进行了对比分析。基于以上研究,提出了大光包滑坡南侧顺层滑带碎裂岩体力学参数建议值:内聚力为245~480 k Pa,内摩擦角为25.0°~26.5°。