滑带土残余强度的室内试验与参数反分析

针对某古滑坡滑动带内的含砂黏土开展了系统的室内环剪试验,研究了粗颗粒含量对滑带土残余剪切性状及残余强度的影响,并根据所研究滑坡的多个相似剖面进行了反分析计算,综合比较了室内环剪试验和反算法得到的残余强度指标,给出了文中研究的古滑坡残余强度的推荐值.结果表明:环剪试验可以较理想地获得滑带土试样在大剪切位移下的残余强度;文中研究的滑带土与一般黏性土不同,应变软化特性总体来说不太明显,且粗颗粒含量越高越不明显;滑带土的粗颗粒含量较高时,随着粗颗粒含量的增加,等效残余内摩擦角呈非线性增高趋势.     

不同含水率下滑带土抗剪强度特性研究

利用环剪试验仪可以研究土体在较大剪切位移下抗剪强度的变化规律。试验以三峡库区黄土滑坡滑带土为研究对象,研究了在不同法向压力和含水率下该滑带土抗剪强度的特性。试验结果表明:滑带土的抗剪强度与轴向应力的大小呈现出较强的线性关系,并随有效轴向应力的增大而增大;试样在剪切过程中呈现出应变软化的特征,当轴向应力一致时,低含水率的滑带土其抗剪强度峰后软化现象表现的越明显;不同含水率滑带土试样之间的c、值降幅百分比基本一致,c、值减小范围比较同步,塑限含水率可作为影响滑带土抗剪强度增降百分比的重要分界点。     

红层软岩滑坡运移机制

我国西北部地区白垩系、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．本文在研究红层软岩不同破坏条件下岩体强度特征的基础上，系统分析了红层软岩滑坡的蠕动变形与滑动面形成机制，经对典型滑坡实例统计分析，从定性和定量两方面论述了红层软岩滑坡的运移机制．     

滑带土抗剪强度特性的环剪试验研究

以黄土坡滑坡滑带土为研究对象,采用环剪仪研究了天然含水率的滑带土在不同法向应力与剪切速率下的抗剪强度特性。试验结果表明:滑带土的峰值强度和残余强度均随着法向应力的增大而增大,并呈现出较强的线性关系;0.1~10mm/min范围内的剪切速率对滑带土的残余剪切强度影响不明显,变化幅度在±6%以内;但剪切速率越大,滑带土需要更多的变形以达到残余强度;随着剪切速率地增大残余黏聚力不断地减小,残余内摩擦角逐渐地增大,峰值强度及峰值黏聚力、内摩擦角均增大;剪切速率对滑带土的软化特性影响明显,并且较大的剪切速率使得剪切过程中从剪切盒侧壁流失的黏粒与孔隙水增多,因此在进行滑带土排水环剪时,宜采用较小的剪切速率。     

驷马山滁河分洪道膨胀土现场大剪试验分析研究

文章采用现场大型剪切试验,分析研究了驷马山切岭段地区特有膨胀土土体的抗剪强度特性,为大型剪切仪的研制工作提供了经验。并在试坑中采集了环刀试样,进行了室内直剪试验,和现场大剪试验数据结果进行了对比分析,得出了该地区采用室内直剪结果的修正比率。     

典型降雨诱发型堆积层滑坡机理研究

以柞水县小岭镇罗庄三组滑坡为研究对象,在野外地质调查的基础上开展室内土工试验,利用大型直剪试验和数值模拟手段,研究不同含水率条件下滑带土的剪切力学特性,进而在此基础上揭示降雨诱发堆积层滑坡的形成机理和变形过程。大型直剪试验表明：在试验前期,剪切应力与剪切位移呈线性关系,随剪切位移增大曲线呈现出非线性特征;在其他试验工况相同时,剪切应力与含水率呈负相关规律;当含水率相同时,剪切应力随法向荷载的增大而增大。数值模拟结果表明：堆积层坡体在降雨因素的作用下,容易发生失稳;随着降雨强度和时长的不断增大,土体含水量增加或饱和后易产生破坏,坡体稳定性系数不断减小。降雨条件下,堆积层滑坡滑体变形较强烈,其变形过程一般经历蠕动变形→加速变形→滑动破坏3个阶段,破坏运动形式以推移式为主,通过推挤作用对威胁对象产生破坏效应,从而造成人员和财产损失。该研究成果对秦巴山区堆积层滑坡的机理研究与防灾减灾具有一定的参考意义。     

高速滑坡飞行气动特性的风洞试验研究

国内外已发生的许多大型高速滑坡在近程活动阶段均呈现飞行运动，高速滑体如同机翼一样，将产生机翼效应。这种空气动力学效应不仅使滑坡飞行得更远，而且使位能更多地转变成滑坡飞行的功能，使滑体获得更大的速度，将高速滑体制成相似的机翼模型，进行风洞试验，即可测定滑坡凌空飞行的空气动力学参数，从而计算大型高速滑坡凌空飞行的空气动力升力、飞行速度和飞行距离等。风洞试验结果表明：高速滑坡体的几何形与结构、飞行姿态对高速滑坡飞行气动特性有显著影响，而飞行速度对气动特性的影响甚小。     

土石混合料与岩石接触面变形特性模拟试验研究

以土-岩接触面滑坡为工程背景,用室内大型叠环单剪试验研究土石混合料与岩石接触面变形特性,重点分析法向应力、含水率、粗糙度对接触面变形特性的影响.研究表明,土-岩接触面的体变规律主要与法向应力有关,当法向应力小于400 k Pa时,表现为剪胀,400 kPa时试样表现为剪缩,体变随着剪切位移变化曲线呈"U"型变化趋势,粗糙度和含水率只影响体变的幅度.相同试验条件下,同一高度的土样剪切变形移随着法向应力以及粗糙度的增大而增大,饱和含水率土样较天然含水率土样剪切变形明显变小;接触面剪切带厚度受粗糙度、法向应力影响较大,随着法向应力和粗糙度的增加,接触面破坏形式,由滑移破坏向接触面剪切滑动带破坏再向土体内破坏转变,因此存在临界粗糙度和法向应力,使得接触面的破坏由接触面向土体内转移.在分析土-岩接触面常用模型适应性基础上,用统计损伤模型描述土-岩接触面应力位移关系较好.     

一种评估细粒土真实抗剪强度的新途径

现场发生的土坡坍塌破坏本身构成一种大型剪切试验，因此它们提供了极好的机会来估算真实最小抗剪强度.通过离心模型试验能够获得与现场土坡坍塌完全相似且完整清楚的剪切破坏实例，从而可实现宏观考察整个滑动面上土的抗剪强度特性，而不像常规剪力试验那样仅能个别地模拟土体中某一处单元内土的强度性状.本文报道了这一新的途径在研究三种细粒土真实抗剪强度特性和强度参数特征中的应用，结果表明该研究途径是行之有效的.     

土质边坡土体抗剪强度室内外试验研究

结合具体的滑坡工程,通过8个现场水平推剪试验和4组室内反复直剪试验研究了滑带土的抗剪强度指标变化规律、含水量变化对土体强度参数的影响、峰值强度和残余强度之间的差异等.试验结果表明,对于渐进式滑坡,坡体一般有足够的时间形成其滑动面,因此这类边坡的稳定性依靠的应该是它的残余强度,而不是峰值强度.同时,含水量的变化对土样抗剪强度有很大的影响,遇水作用后其强度下降很快,并随着含水量的增加,土体的峰值强度降低,剪切变形增加,这些特性对边坡稳定性非常不利.最后,与室内直剪试验相比,现场水平推剪试验更能按土体实际受力情况来确定试验应力路径,能保证土样的原始结构和含水状态,并沿潜在的滑动方向进行大面积剪切,是一种合理有效的试验方法,试验所得结果值与土体真实值较接近,其结果一般对工程设计是可靠的.图9,表4,参7.     

多层复合衬垫界面非线性强度特性的斜面单剪试验

为研究位于垃圾填埋场斜坡上衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切特性,研制了大型叠环斜面单剪系统。通过砂-无纺土工布-土工网-HDPE膜-黏土结构的大型斜面单剪试验,得到剪切过程中发生破坏面转移位移对应的垂直应力和水平应力,计算得到位移面的转移法向应力。试验结果表明:当界面的法向应力小于转移法向应力时,破坏面为土工网与土工膜界面;当界面的法向应力大于转移法向应力时,破坏面为土工膜与黏土界面。建议破坏面转移前后的界面强度包线用双直线表示,土工膜与相邻材料的剪切强度特性用双曲线表示,破坏面的转移法向应力等参数由试验确定;大型叠环斜面单剪系统为分析多层复合衬垫剪切特性提供新的试验研究方法。      

略阳狮子山滑坡二维有限元分析

当斜坡土体内的剪应力达到或超过其最大抗剪强度时，岩土体将发生破坏，特别当坡体内形成一个不利的、连续贯通的破坏区域时，坡体将会产生滑动破坏从而形成灾害．本从陕西略阳县狮子山斜坡的工程地质背景出发，以滑坡工程地质特征为基础，在分析斜坡变形破坏的形成机制及模式的前提下，采用二维弹塑性有限元与刚体极限平衡法分别从两个方面分析和计算了该滑坡的稳定状态，得出该滑坡存在较多的破坏区,处于不稳定到基本稳定状态,需要采取各种措施进行治理．     

固结煤矸石抗剪强度特征试验

依据现场大型剪切试验和室内直剪试验,研究了固结煤矸石的抗剪强度特性。试验剪应力-剪位移过程曲线表明,一定含水率条件下的固结煤矸石呈现明显的粘塑性体力学特性。以现场大型剪切试验煤矸石作为试样配料进行了室内直剪试验,分析了含水率和密实度对良好固结煤矸石试样剪应力-剪位移试验曲线以及抗剪强度参数的影响,在此基础上探讨了试样内煤及其它细颗粒的状态变化对固结煤矸石抗剪强度的弱化作用机理,最后对比分析了现场大型剪切试验抗剪强度参数值和室内直剪试验抗剪强度参数值的差异及其产生的主要原因。     

泾阳Q_2黄土剪切带微观结构研究

黄土地区滑带土剪切过程中的微观结构特性研究是黄土滑坡滑动机制的研究重点。针对目前研究中滑带土微观分析尺度单一且对剪切过程中的土体矿物组分分析研究几乎没有的现状。文中基于自主研发的分离式环刀纯剪切仪,采用剪切试验和扫描电镜试验相结合的方式,开展了47.5μm剪切位移下黄土剪切带的多尺度(微米级到毫米级)结构的微观结构与矿物特性表征。结果表明:在仅施加47.5μm位移下,剪切缝已完全贯穿,最大缝宽155.95μm,最小缝宽11.5μm,形成了良好的导水通道。剪切缝中的矿物在剪切作用下,矿物颗粒脱离原来的位置并且在剪切缝中被挤压,揉搓,剪破,变成更小的矿物颗粒;摩擦作用使得剪切缝两侧剪切面的微小矿物颗粒被揉搓脱落,剪切缝宽变大,在剪切缝两侧颗粒的矿物属性无法对应。剪切缝中有团聚体形成骨架支撑的现象,显示剪切缝在形成过程中不仅仅存着滑动摩擦,还存在着颗粒的滚动摩擦。文中所观察到的颗粒的滚动摩擦现象为解释滑坡,如远程高速滑坡的滑动机制提供了新思路。     

强震触发石碑塬滑坡黄土动力特性

1920年海原地震触发了宁夏固原石碑塬大型黄土滑坡,黄土液化是滑坡产生的主要原因之一。通过对石碑源滑坡黄土动三轴试验研究,探讨了强震作用下石碑塬滑坡黄土的动力特性,并依据试验成果,从液化的地震强度条件、地层特性、水文地质条件等方面论述了石碑塬滑坡的形成机制。结果表明:相同围压下滑移区外饱和黄土的初始动弹性模量和达到相同动应变所需的动应力远远大于滑坡后壁和滑移区饱和带黄土,说明在同一地震动作用下滑移区外黄土较不易发生破坏。同时,对黄土的液化判定也表明滑移区外黄土不液化,滑坡后壁和滑移区饱和带黄土可能液化,并且液化的同时抗剪强度衰弱。石碑塬滑坡处于饱和状态的砂质黄土层在强烈的地震荷载作用下,孔隙水压力累积增长并伴随着残余变形的不断增大,最终饱和砂质黄土发生液化流滑;液化的同时,抗剪强度降低,结构遭到破坏。     

基于土工离心模型试验的平缓堆积层滑坡形成机理——以四川南江七岭村滑坡为例

2011年9月16日,四川省南江县特大暴雨诱发了1 571处滑坡,造成众多人员伤亡和财产损失。在这些滑坡中65%以上是堆积层滑坡。为了探讨南江县平缓堆积层边坡的滑动失稳机制,作者利用大型离心模型试验,再现了强降雨引起红层地区堆积层边坡的滑动失稳的全过程,获得了边坡变形破坏的特征参量。试验结果表明:天然情况下,边坡变形以沿基覆界面软弱层的蠕滑为主,坡体总体处于蠕滑变形状态;降雨情况下,坡体中后部拉张破裂变形显著,并最终产生整体滑动。通过模型和原型的综合对比分析,该边坡的滑动失稳机制为以蠕滑拉裂为基础、暴雨形成的裂隙静水压力为触发滑动的力学动因。     

滑坡前缘挡墙变形后滑动面抗剪强度指标反算

针对滑坡的滑动仅使其前缘的挡墙发生位移或变形,但未使之完全破坏的工程实践,系统提出了滑坡前缘的挡墙在发生倾覆、前移和剪切三种变形下,考虑挡墙变形后对滑坡的剩余抗滑作用进行滑带土抗剪强度指标反算的理论和方法。工程实例表明,在滑坡前缘的支挡结构未完全破坏的情况下,滑带土抗剪强度指标的反算只有考虑支挡结构变形后的抗滑作用,才能得出与实际较为符合的结果。     

茂县滑坡的滑动机制与震后滑坡形成的地质条件

2017年6月24日在四川茂县新磨村发生高位巨型滑坡,是汶川地震后所发生的规模最大的一次岩质滑坡,滑坡体积巨大,破坏性强,造成了巨大的损失。基于现场调查资料和搜集的相关资料,描述了茂县滑坡的几何形态特征和沉积物特征,初步探讨了该区降雨条件、历史地震、活动断裂等特征及其对滑坡发生的影响,提出了茂县滑坡的滑动机制和动力学机制。主要成果包括:(1)茂县滑坡所在的富贵山处于松坪沟断裂和岷江断裂交汇和夹持的区域,显示为挤压型高陡(微)地貌,并具有"X"形平面断裂组合样式和"背冲式"剖面组合样式。(2)该区经历了多次强烈历史地震的影响,反复强烈的震动及叠加、累积变形破坏了岩体结构、坡面结构,降低了岩石的内聚力、摩擦强度和斜坡岩体的稳定性,并导致该区滑坡降雨阈值的降低,表明活动断裂及其历史地震是驱动茂县滑坡形成的主要控制因素,而降雨仅为诱发因素。(3)茂县滑坡的滑动模式为顺层拉裂-顺坡滑脱型模式,滑动过程可分为山体裂解阶段、高速溃滑阶段、碎屑流堆积阶段。在此基础上,提出了茂县滑坡的成因机制,主要表现在:高陡的单面山斜坡(顺层、顺坡)的临空条件是滑坡产生的势能条件;贯通性好的变质砂岩与板岩之间的滑动面(层面)是滑坡形成顺层拉裂-顺坡滑脱的滑动条件;富贵山两侧活动断裂对该山体的挤压抬升以及多次高强度历史地震的震动、变形的积累及其对岩体结构的长期破坏,是导致滑坡产生的地质条件。     

持续强降雨对有限土体土压力的影响规律

以安徽繁昌某小区南侧大型滑坡为研究对象,该滑坡在持续强降雨作用下复滑,导致原有挡土墙破坏,运用野外地质调查、工程地质勘察、数值模拟及物理模型试验等方法,研究了暴雨对滑体土压力的影响规律、滑体在暴雨作用下的破坏机制,查明了滑坡的稳定性,以及不同工况下墙后土压力的分布规律。调查研究结果表明：该滑坡在天然状态下处于稳定~欠稳定状态;在暴雨状态下处于欠稳定~不稳定状态,在持续强降雨状态下处于不稳定状态,自墙顶至土岩接触面,墙后土压力分布呈先增大后减小再增大的趋势;持续强降雨作用下,土压力相较于天然状态显著增大,斜坡塑性区逐渐发展,直至形成贯通滑面,斜坡水平位移陡增,发生滑动破坏;在稳定状态下,抗剪强度参数的变化对墙后土压力及滑坡稳定性并无影响,当土体抗剪强度参数小于某一临界值时,土压力随着抗剪强度参数减小呈非线性增长。     

含盐量与纤维条件对加筋土抗剪强度的影响

采用SRS-150型动态环剪仪,对甘肃通渭地区黄土重塑并进行室内环剪试验,分析含盐量与纤维长度、掺量对聚丙烯纤维加筋土抗剪强度的影响,并通过扫描电镜试验分析其微观作用机制.结果表明,加筋土抗剪强度随含盐量的增加,表现为先减小后增大的趋势,含盐量的界限值为6%左右;当纤维掺量取0.2%、 0.4%、 0.6%时,加筋土峰值强度有明显提升,但对其残余强度影响不大;纤维长度越长,加筋土黏聚力越大,当纤维长度增长到9 mm以上时,黏聚力减小或增长变慢;在纤维掺量低于0.4%的情况下,加筋土内摩擦角受纤维长度的变化影响很小,当纤维掺量高于0.4%之后,纤维长度越长,内摩擦角越小;含盐量的增加会使土颗粒的双电子层厚度减小,使土颗粒间的黏结力增大,从而土体中颗粒聚集体越来越多,最终促使加筋土的抗剪强度发生变化.试验表明含盐量与纤维条件对加筋土抗剪强度的影响均存在一个界限值,这些可控因素对纤维加筋黄土边坡的加固及防护影响巨大,在实际工程应用中可围绕试验中的界限值进行相应调整.