三峡库区万州区膨胀性滑带土抗剪强度参数变化规律的试验研究

本文主要是以万州区近水平地层滑坡的滑带土为研究对象从影响滑带土抗剪强度参数的因素出发设计出切实可行的试验,全面系统地研究了粘粒含量、含水量和应力状态与抗剪强度参数的关系并对其机理进行详细的解释。可为万州区近水平地层滑坡以及具有膨胀性滑带土滑坡的稳定性评价和设计治理工程提供可靠的力学参数。     

滑带土结构强度特征及其强度参数取值研究

滑带土强度参数的的正确选取，是滑坡稳定性评价及滑坡治理工程设计中的关键问题。分析了滑带土的结构强度特征，提出了滑带土残余强度与再生强度的不同使用场合。通过对滑坡稳定安全系数的定义讨论，明确了滑坡稳定安全系数及滑带土强度参数的物理涵义，提出了滑带土强度参数的取值方法。最后，结合古树包滑坡实例，研究了滑带土强度参数的取值。     

基于有效垂直应力水平的滑带土强度参数适用性研究

 滑带土强度参数的正确选取是滑坡稳定性评价和抗滑工程设计中的关键问题。在已有研究成果的基础上,以四川薛城镇滑坡为例,对其滑带土样进行固结–大位移环剪–再固结–再环剪的剪切试验,再现复活型滑坡滑带土的强度特性,提出基于不同有效垂直应力(滑动体覆盖厚度)采用相应的残余强度和再生强度参数的取值方法,并论证其合理性,对复活型滑坡滑面强度参数的合理取值具有极为重要的参考价值。     

基于滑体自重效应的滑带土强度参数取值方法

滑带土强度参数的准确取值对于滑坡稳定性评价及抗滑措施设计具有重要的工程意义和经济价值。以黄河上游戈龙布特大堵江溃决型滑坡为例,采用野外调查、物理指标试验、固结试验、快剪试验、数值计算、相关性分析等技术方法,通过正应力p-孔隙比e-含水量w-抗剪强度参数c,f链式分析,获得不同地段滑带土的抗剪强度参数,并分别计算其平均值、整体值和标准值。研究结果表明：正应力p与孔隙比e、含水量w与抗剪强度参数c,f之间具有较好的相关性,相关性系数均在0.9以上。最后,基于工程安全角度,综合分析得到用于工程设计、施工的抗剪强度参数建议值。该方法能在一定程度上考虑滑带土原位赋存环境效应,有效克服滑带土传统剪切试验结果的离散性。     

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。     

含水率对含粗粒滑带土抗剪性能影响研究

通过三轴剪切试验对不同含水率的含粗粒滑带土的抗剪性能进行分析,得到相关的抗剪强度系数。利用Image pro plus图像处理软件分析得到含粗粒滑带土样剪切前后颗粒移动等细观参数变化情况,另外从宏细观角度研究含水率对含粗粒滑带土抗剪性能的影响,以为工程实际提供参考。     

含砾滑带土残余强度与剪切面粗糙度的细观响应机制

含砾滑带土的力学性质与剪切面细观结构紧密相关,定量化表征剪切面的粗糙度对于揭示含砾滑带土残余强度变化的细观机制具有重要意义。基于反复直剪试验和高精度三维激光扫描技术,对含砾滑带土剪切面的粗糙度进行了定量刻画,并剖析了其与残余强度参数之间的关系,结果表明:滑带土剪切面摩擦系数与粗糙度呈较明显的相关性;砾石是滑带土残余强度变化的内在因素,垂向应力和水是残余强度变化的外部因素。含砾滑带土的残余强度由剪切面砾石的接触性质和剪切面的起伏程度共同决定:砾石含量决定了咬合摩擦接触面的数量,随含石量增大,剪切面中咬合摩擦接触面增加;砾石最大粒径控制了接触面积和夹角,粒径越大,咬合摩擦越大;垂向应力的压实作用和水的软化作用有助于咬合摩擦向滑动摩擦转化,减小滑带土的残余强度。     

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°。     

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。     

巫峡神女溪滑坡土体特性试验研究

滑坡土体各指标参数的准确获取是进行滑坡稳定性评价和工程治理的关键环节。文章以重庆巫山县神女溪滑坡为例,对其不同高程的土样进行了X射线衍射矿物成分分析和不固结不排水直剪试验,实施了库岸滑坡土体各指标对水位变化的敏感性试验。研究表明,滑坡土体所含矿物主要为方解石、石英和粘土矿物,粘土矿物中亲水性矿物对滑坡稳定性具有极大影响;含水量主要通过影响土体的粘结力,来降低抗剪强度;粘结力与含水量近似成二次曲线关系急剧降低,当含水量达到约18.21%时,其变化趋于稳定,而内摩擦角与含水量近似成线性关系小幅度递减。研究成果对类似滑坡土体强度参数的合理取值具有一定的参考价值。     

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°。     

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。     

岷县漳县6.6级地震永光村滑坡致灾机制分析

2013年7月22日甘肃省定西市岷县漳县MS6.6级地震,诱发了大量黄土滑坡和崩塌灾害。基于对岷县梅川镇永光村西侧泥流状黄土滑坡的现场勘察、探井取样和高密度面波勘探,得到了该滑坡的地形条件和土层分布特点。通过对滑坡体土样进行室内动三轴液化试验,验证了该滑坡土体在地震作用下发生液化的可能。结合动力有限元法和强度折减法,分析了该滑坡在地震作用下的动力响应特征和动力稳定性的影响因素。结果表明:震前的持续强降雨,导致滑坡体表层黄土含水率升高,抗剪强度降低,在强地震荷载作用下,黄土层之间存在拉应力效应,表层土体发生液化,造成该斜坡失稳瞬间发生,发生长距离滑移。     

强度折减有限元法模拟边坡牵引式破坏过程

 针对边坡牵引式破坏由下向上逐次滑动的特点,应用强度折减有限元法多轮次计算模拟边坡破坏过程。对模拟计算的方法,采用二分法确定每一轮的强度折减系数;用静力平衡条件将局部破坏区域的土体转化为坡面荷载;用折减系数按轮次逐次变小的控制标准判别是否为牵引式滑坡。以锦江水库左坝头边坡为工程实例,模拟结果与实际情况基本相符,说明此计算方法可行。     

多维图解反算法确定膨胀土滑坡土体的抗剪强度指标

由于膨胀土滑坡土体的特殊力学性质和滑动时受到扰动，滑坡体稳定分析中的重要指标——抗剪强度很难用一般试验方法确定。采用多维图解反算法可以准确方位地确定膨胀土地区滑坡土体的抗剪强度指标，膨胀土滑坡的具体算例说明了该方法的有效性。     

库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系作用三维分析

库水位上升产生的浮力作用和库水位骤降时产生的渗透动水压力,将改变原有的水–边坡作用环境与条件,不利于库区边坡稳定。结合三峡库区马家沟I号滑坡的现场监测成果以及库水位波动数据,利用数值模拟方法,建立真三维模型。采用有限差分程序软件内置的Fish语言将分别考虑库水位上升和下降对坡面产生的静水压力作用、动水压力作用耦合于有限差分程序软件,对滑坡在库水位骤然上升与下降的位移和应力场进行分析,研究应力–渗流耦合作用下抗滑桩加固库区滑坡位移和受力特征,探讨滑坡–抗滑桩相互作用体系的防治效果。结果表明：抗滑桩与土体形成土拱效应以及抗滑桩阻滑效应相互作用下防治滑坡效果明显;库水位骤降产生的动水压力相比于库水位骤升产生的静水压力对滑坡–抗滑桩作用体系的减弱作用更大;数值模拟方法为对库水位骤变下滑坡–抗滑桩体系相互作用三维分析具有一定的指导意义。     

PFWD模量控制的路基承载力动力学指标评价方法

针对当前动力学测定路基承载力难以形成统一标准、弯沉控制指标误差较大,无法精准测定的现状,提出基于便携式落锤弯沉仪(portable falling weight deflectometer, PFWD)模量控制的路基承载力动态力学指标评价方法。以冲击荷载作用下弹性半空间体力学模型,对PFWD动静力学测定指标的差异化进行理论分析,有限元数值模拟构建弹性路基土的动应力空间分布,依托工程实际揭示PFWD的检测特性,并提出精准测定方法。结果表明:PFWD的影响范围,深度方向2.5倍的承载板直径,水平方向以承载板圆心2倍直径的圆周;冲击荷载作用下路基土的动应力衰减规律为σ_z随深度方向衰减,σ_r呈45°衰减且速度更快;动静力学测试产生误差的根本原因为刚性承载板与路基土的不完全接触及非线弹性特质;PFWD的检测特性为高估路基刚度,但刚度越大动静差异越小;提出动力学指标预测模型,该模型的相关系数高,避免了线性模型对原点的修正,满足高精度检测的同时提高了检测效率。从而建立基于模量控制的快速检测方法与思路,为高速公路路基承载力的动力学精准测定及科学评价提供参考。     

水岩相互作用下钙芒硝盐岩强度衰减机理

针对成都南郊普遍分布的白垩系灌口组钙芒硝盐岩的强度衰减现象,在总结浸泡40 d过程中钙芒硝盐岩参数变化规律的基础上,采用手标本鉴定、X射线衍射全岩定量分析、岩石薄片鉴定等方法深入研究了水岩相互作用下钙芒硝盐岩强度衰减机理.研究结果表明,钙芒硝盐岩中的矿物成分、结构构造、浸水时间等因素对盐岩强度衰减影响显著,钙芒硝盐岩破...