滑坡群不同滑坡体滑带土抗剪强度分析

滑坡是我国最主要的地质灾害,几乎遍及各省、市、区,国民深受其害,随着我国经济的发展、工程活动日益频繁,加之近年来地震频发,极端天气进一步恶化,每年由滑坡所造成的经济损失异常惨重,因此,为防灾减灾、滑坡防治、稳定性分析早已成为研究的热点问题。本文对川东地区广安市岳池县秦溪乡龙王庙村3个呈阶梯状发育的滑坡体的物质组成、滑带结构、滑面性质进行了分析,重点对滑带土抗剪强度进行了对比分析,并进行了稳定性分析。     

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。     

黄土坡滑坡滑带土抗剪强度参数的优选

选取湖北省巴东县黄土坡1#崩滑体为研究对象,设计了滑带碎石土在不同含石量(40%、60%、80%)、不同含水率(11%、17%、23%)条件下的大型直剪试验。通过Matlab的数值拟合,随机-模糊理论的数值拟合和BP神经网络预测等方法对滑带土抗剪强度进行分析。确定滑带碎石土在不同含石量、不同含水率及不同级配条件下的抗剪强度参数,探讨选取滑带土抗剪强度参数的最优方法。     

红层软岩顺层滑坡临滑预报的强度控制方法*

 我国西部地区侏罗系、白垩系、第三系红层软岩广泛分布,红层软岩岩体强度低、抗风化能力弱、水敏感性强、工程地质性质较差、滑坡灾害严重。红层软岩顺层滑坡赋存的地质环境条件是形成滑坡的控制性因素,岩体强度特征决定滑坡的力学变形机制。不同变形、破坏条件影响红层软岩滑坡运移机制与特征。红层软岩岩体强度各向异性规律性强,岩层层面在各种地质营力的长期作用下逐步演化为滑动面。在研究红层软岩不同破坏条件下岩体强度特征与岩层层面抗剪强度变化规律,分析红层软岩滑坡的蠕动变形与滑动面形成机制的基础上,通过对典型红层软岩顺层滑坡临滑预报实例分析,提出了一种红层软岩顺层滑坡临滑预报的强度控制方法。     

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。     

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。     

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。     

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。     

三峡库区新生型滑坡滑带土抗剪强度确定概率方法

岩土体具有很强的空间变异性但又具有明显的区域性,三峡库区滑带土区域性特征也是其滑坡具有明显区域特点的重要原因之一。按岩土体特性把三峡库区分为坝址—庙河、庙河—奉节（秭归盆地除外）、奉节—重庆以及秭归盆地3个区域,并建立3个区域的滑带土抗剪强度参数分布概率作为先验分布,利用Bayes估计推断该区域新生型滑坡滑带土抗剪强度参数。对于有少量试验数据的新生型滑坡,可利用Bayes估计对其滑带土抗剪强度参数进行优化;对于缺乏试验数据的新生型滑坡,可利用周边滑带土性质相似的滑坡抗剪强度参数作为先验分布,利用Bayes估计确定其抗剪强度。最后以库区典型的新生型滑坡——千将坪滑坡为例证明这种方法是可行的。该方法对于开展新生型滑坡治理设计具有重要的实践意义。     

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。     

基于单根纤维拉拔试验的波形纤维加筋土界面强度研究

纤维/土界面间的力学作用特性是决定纤维加筋土工程性质的关键因素。为了改善纤维/土界面作用力,开发了一种新型的波形纤维作为加筋材料,并自主设计了一套拉拔试验装置,对单根纤维加筋土开展了多组拉拔试验,定量获得了波形纤维加筋土的拉拔特性及界面剪切强度,通过与传统直线形纤维对比,分析了波形纤维/土界面的力学作用机理,并从理论上探讨了波形纤维的最大临界加筋长度。结果表明：提出的单根纤维拉拔试验方法及设计的试验装置为研究纤维/土界面力学作用提供了有效的途径,试验结果具有较好的可重复性;直线形纤维的拉拔曲线呈典型的单峰特征,拉力达到峰值后迅速减小到残余值并逐渐趋于稳定,而波形纤维的拉拔曲线呈显著的多峰特征,曲线波长与纤维的波长基本一致;通过对比,波形纤维/土界面剪切强度明显高于直线形纤维,强度值提高了178%,极大改善了纤维的加筋效果,此外,波形纤维拉拔曲线各峰值对应的界面剪切强度及残余剪切强度随拉拔位移呈指数递减趋势;利用测得的纤维/土界面剪切强度,结合纤维自身的抗拉强度和一些假设条件,能确定纤维的最大临界加筋长度,对实际工程设计有一定参考意义。     

直剪剪切速率对粗粒土强度与变形特性的影响

土体的强度和变形对路基及边坡的稳定性具有控制作用,为分析剪切速率对粗粒土抗剪强度和变形特性的影响,基于THE-1000型室内大型直剪仪,对不同剪切速率下粗粒土的强度和变形特性进行试验研究。试验数据表明：不同剪切速率时的剪应力-剪切位移曲线均呈应变软化型;剪切速率为小于5 mm/min时,粗粒土强度理论公式拟合相关系数比较理想;随剪切速率的增加,内摩擦角有减小的趋势,约在27.8°～22.8°内变化,咬合力在90.3～112.2 kPa范围内振动变化;颗粒破碎率和最大垂直变形随着剪切速率减小或垂直压力增加而增大,即剪切速率越小越容易发生剪缩;剪切速率小而抗剪强度高的本质原因是：破碎后的细颗粒填充了由粗颗粒构成的土骨架孔隙,造成试样的密实度增加。     

饱和砂土三轴试验中反压设置与抗剪强度的研究

为增加试样饱和度而采用反压饱和是室内三轴试验中普遍采用的技术手段,但现行规范对试样中反压取值没有具体规定。通过对福建标准砂的一系列固结不排水和固结排水三轴试验,分析了不同反压、围压下饱和砂土的应力–应变关系、孔压发展规律,并分析了几种常用破坏取值标准下土体强度指标的差异。试验结果表明固结不排水三轴试验中,反压对砂土应力应变关系、孔压发展有明显影响,从而影响强度取值;而在固结排水试验中,施加不同的反压对于砂土抗剪强度则基本无影响。在不排水剪切中,建议反压设为300～500 kPa,且在同一组试样中采用统一的反压对试样进行饱和。在破坏标准上,建议采用最大有效主应力比(σ'₁/σ'₃)_max对应强度作为砂土的不排水抗剪强度;而在考虑土体残余强度时,建议采用超静孔压下降为零为破坏标准。     

Direct shear tests of shear strength of soils reinforced by geomats and plant roots

To investigate the shear strength of root–geomat reinforced soil (RMS), direct shear tests were conducted in laboratory on soil samples cultivated with three–dimensional geomats and Bermuda grass. The test results showed that the shear strength of RMS could be significantly improved by the combined reinforcement with grass roots and geomats, particularly at a low vertical stress level. The shear strength increment was increased exponentially with the total reinforcement content of roots and geomats. Concurrently, the soil cohesion was significantly increased, but the influence on the friction angle was generally negligible. With the increase in root or geomat content and decrease in water content, both the soil shear strength and cohesion were remarkably increased. Owing to the higher tensile strength of geomat than that of roots, the effect of geomat content on shear strength was larger than that of root content. Furthermore, the shear strength increment caused by root–geomat reinforcement was larger than the sum of the respective increments caused by root and geomat. Moreover, the soil shear strength and cohesion increments induced by the combined root–geomat mutual interlocking effect were increased exponentially with the total reinforcement content.     

边坡岩土体抗剪强度原位试验研究

针对碟子沟风井场地边坡特征,在边坡典型位置的岩石与土层界面和软弱泥岩夹层处分别进行了原位剪切试验,获得了相应的抗剪强度指标。通过与滑带土相同工况下的室内试验强度指标对比,发现室内试验指标较原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角低,并分析了室内外试验结果差异的原因。试验研究表明,边坡岩土体的大型原位剪切试验对边坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值。     

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°。     

基于正交设计的红砂岩改良土抗剪强度试验和回归分析

兰州地区地铁深大复杂基坑日益增多,为了保护生态环境和减少工程造价,通过试验将开挖后的红砂岩添加黄土和水泥进行改良作为路基填料。基于兰州某地铁工程,采用正交试验,对不同配合比下的改良土展开了击实试验和快剪试验,分析了红砂岩改良土抗剪强度的影响因素及其影响大小,给出各因素最佳配合比,并得出了红砂岩改良土抗剪强度的回归模型。试验结果表明:黄土对内摩擦角的影响显著,水泥和含水率对黏聚力影响显著,各因素对黏聚力影响的主次顺序为:水泥掺量→含水率→黄土掺量,对内摩擦角影响的主次顺序为:黄土掺量→含水率→水泥掺量。针对不同配合比下的试验数据,建立回归方程预测改良土的黏聚力和内摩擦角。试验结果对评价红砂岩作为路基回填料具有一定参考价值。     

基于环剪试验的汶川地震大型滑坡启动机理探索

2008年5·12汶川地震触发了大量滑坡灾害,牛眠沟滑坡是发生于震中的同震大型滑坡。经过现场调查,该滑坡启动后即与对岸山梁相撞并产生20 m爬高,估算速度达19.8 m/s,表现出高速启动特征。取滑带材料进行室内环剪试验,结果表明试样在不排水条件下具有很高的剪切液化能力,且动剪应力下容易液化,液化后材料视摩擦角仅为9.4°,从而得出地震滑带材料液化可能导致牛眠沟滑坡高速启动。通过能量方法,估算了不排水动剪试验材料的液化能量和地震过程通过滑带的地震能量。结果表明,滑带材料破坏所需峰值加速度为192 gal,液化所需能量为2.3×10~4J/m~2;汶川地震沿滑带方向提供最大地震加速度为799 gal,从而满足滑带液化的能量条件,并推测滑坡可能在地震初期突然触发。     

扁铲侧胀试验求解天津软土不排水抗剪强度

以天津滨海新区软土为研究对象,为了更准确地获得土体不排水抗剪强度Cu,进行了大量的扁铲侧胀试验。并用国内外已有的经验公式,计算了土体的不排水抗剪强度。通过与相邻位置十字板剪切试验结果对比,对已有经验公式在天津滨海新区软土的适用性进行了验证。结果表明,扁铲侧胀试验具有一定的地域性,使用经验公式时需要结合地区土性进行验证或修正。对于天津滨海新区ID≤0.35的软土,采用Lacass和Lunne（1988）提出的计算Cu的公式,当系数取0.17时进行计算适用性较好。     

混凝土材料剪切强度的试验研究

目前在水利、岩土、隧道、石油等工程中混凝土材料处于塑性状态,需要按弹塑性理论来分析计算,因此必须知道衬砌混凝土材料的剪切强度参数,即黏聚力c与内摩擦角φ,但目前国内尚无确定的统一方法和标准。借鉴岩土抗剪强度试验原理,在现有试验设备条件下,提出将直剪试验与单轴抗压试验相结合的方法来测试混凝土的剪切强度。通过对不同强度等级混凝土进行室内试验,得到相应强度等级混凝土剪切强度指标c、φ值,同时利用理论公式和有限元超载法对不同等级混凝土剪切强度进行理论与数值验证,结果表明本研究提出的抗剪强度试验方法与剪切强度指标是基本准确可靠的。