古滑坡滑带土强度特性及其影响因素研究

滑带土强度参数对斜坡岩土体稳定具有重要控制作用,准确描述滑带土强度动态变化规律是进行岩土体稳定性评估的前提。本文对一古滑坡滑带土进行了强度特性的试验研究,通过现场剪切试验和室内快剪试验确定了抗剪强度,通过反复剪切试验,获得了滑带土的残余强度,通过剪应力—应变曲线的分析,揭示了滑带土剪切破坏规律,对多组原状样室内直剪得出了含水率、粗粒含量对抗剪强度指标的影响规律。     

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。     

采用高速环剪试验机对滑带土环剪特性的研究

以泾阳南塬黄土滑坡滑带土为研究对象,采用高速环剪试验机进行环剪试验,研究了不同含水率、剪切速率对滑带土环剪特性的影响,结果表明:土样强度参数内聚力和内摩擦角均随含水率的增加而降低;随着剪切速率的增加而增加;土样的环剪强度随有效法向应力的增大而增大,呈现出较强的近线性关系。     

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。     

滑带土物理指标与抗剪强度参数相关关系研究

以藕塘滑坡滑带土为研究对象,利用快剪试验,研究了不同含水率和干密度条件下该滑带土的抗剪强度特性,得出了一些结论,对该滑坡抗剪强度参数的选取提供了依据。     

不同剪切速率下滑带土强度特性及孔隙分形特征研究

滑带土的抗剪强度和微观结构的变化与滑坡岩土体的稳定性具有密切的联系.本文开展了不同剪切速率下粘性滑带土的环剪试验和核磁共振试验,从宏观与微观的角度分析了滑带土在不同剪切速率下的残余强度特征及微观孔隙的分形特征.研究结果表明:滑带土的残余强度随剪切速率的增加呈指数函数减小;剪切后试样内部孔隙的总体积随剪切速率的增加而降低...     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.

     

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。     

簸箕山大型老滑坡滑动带的结构特征及形成机制试验研究

 上更新世红色黏土岩是黄土高原大型滑坡的易滑地层,对其滑动带的结构特征及形成机制研究较少。在对黏土岩滑动带的组构、构造特征进行解析的基础上,通过三轴应力–应变试验、残余强度试验及滑带土蠕变试验,分析大型滑坡黏土岩滑动带的形成机制。研究表明：(1) 簸箕山黏土岩滑动带发育密集的近水平剪切面,伴随滑带土结构改变的是塑性变形、剪切变形,运动方式上以块体滑动为主;(2) 黏土岩转变为滑带土后,裂隙增多,平均吸水速率达2.7 g/h,其标准岩样单位时间吸水速率是原岩的1.5倍,活性为0.83,比表面积、活性均高于原岩;(3) 与原岩结构改变相应的是强度的衰减,含水率为19.1%时,黏土岩原岩的峰值强度的黏聚力613 kPa,内摩擦角26.7°,簸箕山滑带土长期强度的黏聚力57.4 kPa,内摩擦角20.47°,残余强度的黏聚力8.79 kPa,内摩擦角为17.2°。     

滑带土环剪剪切面的微观观测与分析

 滑带土的残余强度一直是边坡工程研究的重点。由于剪切面微观结构在剪切前后的变化与宏观的土体强度存在必然的联系,所以针对一古滑坡滑动带的含砂黏土进行环剪试验,采用电镜扫描技术分析剪切前后微观结构的变化,探讨微观结构与土体宏观力学特征的关系。研究表明,含砂黏土的强度特征不同于一般黏性土,没有明显应变软化特性,粗粒含量对峰后强度有比较明显的影响。剪切过程会导致颗粒出现明显的定向性排列,微观结构发生改变,出现颗粒破碎、孔隙率提高,颗粒形状变狭长的现象,这与滑带土的宏观强度变化有密切的关系。另外,通过周长–面积法对剪切面颗粒形态的分形研究,发现剪切面土颗粒微观形态具有明显的分形特征,分形维数与滑带土的残余强度指标呈线性负相关关系。     

川东红层缓倾角地层中降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响

以四川省宣汉县天台乡滑坡为例,研究了降雨引起滑带土饱和对滑坡的稳定性影响。首先通过土工试验分别测试了天然和饱和状态下滑带土的剪切强度,结果显示滑带土饱和时的剪切强度比天然状态时下降较大;然后利用Geostudio软件对降雨条件下天台乡滑坡坡体内的渗流场进行了模拟,并分别计算坡体在上述渗流场作用下滑带土天然及饱和状态时滑坡的稳定系数,结果表明,滑带土饱和对川东红层缓倾角滑坡的稳定性影响较大,川东红层缓倾角滑坡的形成是降雨引起坡体内应力变化和滑带土强度降低共同作用的结果。     

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。     

洛川Q_2黄土残余强度影响因素试验研究

自然界存在许多天然黄土边坡,当它们发生滑动时,发现这些滑坡的滑动面上的平均剪应力,比它们的抗剪强度小得多,发生上述现象的一个重要因素就是土的残余强度问题,因此研究黄土的残余强度具有深刻意义。试验结果表明:环剪仪是目前测量土残余强度最符合实际的仪器,单级剪切是作为测量土残余强度的首选剪切方式;洛川Q_2黄土的初始结构对其残余强度几乎无影响;洛川Q_2重塑黄土的残余强度参数c_r、φ_r随着初始含水率的增大而减小;洛川Q_2重塑黄土的残余强度参数cr、φr随干密度的增大而增大;洛川Q_2重塑黄土的残余黏聚力cr随着剪切速率的增大而减小,残余内摩擦角φ_r随着剪切速率的增大呈先增大后减小的趋势。     

Stability analysis of bank slope under conditions of reservoir impounding and rapid drawdown

Stability of an ancient landslide in a reservoir area is analyzed by using centrifugal model tests, soil laboratory tests and numerical analysis. Special attention is paid to variation in water level, simulation of large-scale heterogeneous prototype slope, and strength reduction of sliding zone soils after slope sliding. The results of centrifugal model test show that reservoir impounding can reduce sliding resistance at the slope toe, followed by toe collapsing and front cracking of slope. Rapid drawdown can produce hydrodynamic pressure towards reservoir at the front of slope. Deformation is observed in the middle and upper slope, which reduces the slope stability further and forms the pull-typed landslide trend. Reinforcement of slope toe is effective for preventing the progressive failure. The results of laboratory test show that slope toe sliding will lead to the redistribution of soil density and moisture content, which will reduce the shear strength of soil in sliding zone, and the cohesion of immersed soil is reduced gradually and finally vanishes with time. The numerical results show that the strength reduction method used in finite element method (FEM) is very effective in capturing the progressive failure induced by reservoir water level fluctuations, and the evolution of failure surface derived from numerical simulation is very similar to that observed in centrifugal model test.