福建泉州沿海地区花岗岩残积土特性及边坡稳定性分析

本文分析了花岗岩残积土特征与边坡失稳的规律，提出其边坡稳定性主要取决于残积土原生或次生结构面的强度，对边坡设计参数取值应区别对待，从而指导边坡设计。     

干湿循环下花岗岩残积土抗剪强度及边坡稳定性分析

为研究干湿循环对花岗岩残积土抗剪强度特性和抗剪强度参数的影响,分析花岗岩残积土边坡的稳定性,改进了常规的单元试验方法.以整个花岗岩残积土边坡为试验对象进行干湿循环模拟,在每次循环后直接在边坡坡面上切取花岗岩残积土试样进行直剪试验.在此基础上,利用有限元软件ABAQUS对一实际边坡进行了干湿循环的数值模拟,在每次循环模拟前对上一次模拟结果进行分析,将等效塑性应变较大区域的土体强度进行适当折减,分析每次循环后花岗岩残积土边坡的应力应变、稳定性以及塑性变形.试验结果表明:花岗岩残积土的抗剪强度随干湿循环次数、循环幅度的增加而减小,其中黏聚力值衰减明显,内摩擦角的变化相对较小,在3～5次干湿循环后抗剪强度趋于稳定;通过数据分析得到干湿循环的黏聚力公式,进一步得到了干湿循环条件下花岗岩残积土的抗剪强度公式;干湿循环作用导致边坡稳定性降低,安全系数减小,且第一次干湿循环后安全系数的降幅最大.     

考虑强度参数时间和深度效应边坡稳定性分析

针对风化软岩及残积土边坡抗剪强度参数值通常具有深度和时间上的变异性的特点,提出了考虑抗剪强度参数深度和时间效应的风化软岩及风化残积土边坡稳定性分析极限平衡条分法;基于蒙特卡罗抽样思想,提出了一种能同时搜索边坡最危险圆弧滑面及相应最小安全系数的随机搜索算法.最后通过算例对比分析了考虑力学强度参数深度和时间效应前后的边坡临界滑面位置及最小安全系数的变化,分析结果表明:力学强度参数的深度和时间效应对边坡稳定性的影响不容忽视.     

正常固结黏土边坡可靠度随机有限元分析

基于概率和统计理论,对适用于正常固结黏土边坡的不排水强度随机场进行模拟,得到不排水强度均值从0开始随深度线性增长的非平稳随机场模型.基于生成的非平稳随机场模型,建立考虑参数空间变异特性的正常固结黏土边坡随机有限元分析方法,从而揭示不排水强度参数空间变异特性对正常固结黏土边坡可靠度及破坏机制的影响规律.通过对比分析发现:边坡的安全系数较小时,若采用正态分布假设不排水强度,则会低估边坡的失效概率,得到非保守的结果;此时,存在一个最危险相关距离,边坡的失效概率最大.当边坡不排水强度变异系数较大时,结合随机有限元分析得到破坏机制比确定性分析得到的最深滑动面更深.     

赣南花岗岩残积土物理力学特性实验研究

花岗岩残积土在赣南安定高速公路沿线分布广泛,研究其物理力学特性对当地公路建设以及可能引发的边坡失稳的防治具有重要意义。对现场采取的残积土土样进行室内基本土工实验,实验结果表明,塑性指数为14,将其定名为粉质黏土;比重为2.64,天然含水率及最优含水率分别为23.44%和20.03%。以TRA三轴剪切渗流仪为实验平台,采用抽气饱和、水头饱和与反压饱和的方式,对花岗岩残积土原状样和重塑样进行三轴固结不排水剪切实验,结果如下:原状样的抗剪强度参数为c=15.17 k Pa、φ=13.66°,重塑样的抗剪强度参数为c=10.82 k Pa、φ=17.58°;原状样的内聚力较重塑样略大,而摩擦角较重塑样略小,应力-应变曲线表明原状样在各级围压下存在应变转型,而重塑样则始终表现为应变硬化。根据实验的分析结果,提出花岗岩残积土边坡在工程实践中应采取的相关措施,并指出实验过程中存在的问题。     

花岗岩残积土抗剪强度及其影响因素试验

为了分析花岗岩残积土路堤边坡水毁的主要内在因素,依托广佛肇高速公路路堤边坡修筑,以该地区花岗岩残积土为研究对象,通过室内颗粒分析试验和直接剪切试验,在不同初始干密度条件下进行了一系列重塑花岗岩残积土的抗剪强度试验研究。试验结果表明,在一般情况下,随着初始干密度的增大,花岗岩残积土的摩擦角变化范围很小,而粘聚力值随着干密度的增大而增大,其中,粗粒土成分对摩擦角的影响较大,细粒土成分对粘聚力的影响较大。分析了剪应力-剪切位移曲线与初始干密度、颗粒成分之间的关系,并归纳了花岗岩残积土在不同垂直压力、不同初始干密度、不同颗粒成分下对抗剪强度指标的影响,试验得到的有效抗剪强度指标c′,φ′值可为路堤边坡的合理设计提供参考依据。     

赣南花岗岩残积土物理力学特性的实验研究

花岗岩残积土在赣南安定高速公路沿线分布广泛,研究其物理力学特性对当地公路建设以及可能引发的边坡失稳的防治具有重要意义。对现场采取的残积土土样进行室内基本土工实验,实验结果表明,塑性指数为14,将其定名为粉质黏土;比重为2.64,天然含水率及最优含水率分别为23.44%和20.03%。以TRA三轴剪切渗流仪为实验平台,采用抽气饱和、水头饱和与反压饱和的方式,对花岗岩残积土原状样和重塑样进行三轴固结不排水剪切实验,结果如下:原状样的抗剪强度参数为c=15.17 k Pa、φ=13.66°,重塑样的抗剪强度参数为c=10.82 k Pa、φ=17.58°;原状样的内聚力较重塑样略大,而摩擦角较重塑样略小,应力-应变曲线表明原状样在各级围压下存在应变转型,而重塑样则始终表现为应变硬化。根据实验的分析结果,提出花岗岩残积土边坡在工程实践中应采取的相关措施,并指出实验过程中存在的问题。     

降雨入渗下残积土坡失稳因素的敏感程度分析

以福州地区典型残积土为例,基于饱和-非饱和渗流理论,分析了降雨条件、土质物理力学参数、边坡几何形态等11种因素与边坡稳定性的关系,然后采用灰色关联法分析以上因素对于边坡稳定性的敏感程度与权重.结果表明:降雨条件下影响边坡稳定性的影响因素中,土体有效粘聚力和有效内摩擦角对边坡稳定性影响权重最大且相当;降雨强度是诱发残积土边坡失稳的重要因素,建议加强排水功能,减少降雨对边坡整体稳定性的影响;其余因素均对残积土边坡稳定性有较大影响,权重值大小相差不大.     

降雨条件下草本植物根系对残积土边坡渗流稳定性的影响

为研究紫穗槐和胡枝子两种植被根系对残积土边坡的渗流稳定性影响,本实验研究设计采用数值模拟的方法进行研究,以Geo-studio软件为平台,计算分析不同降雨强度作用下,裸坡与指数形根系和均布形根系对边坡渗流及稳定性的影响规律,计算的内容包括孔隙水压力、饱和度和安全系数。研究结果表明：植被边坡的孔隙水压力的上升速度大于裸坡,指数形根系边坡的敏感性高于均布形根系边坡;植被边坡比裸坡易达到饱和,指数形根系边坡对饱和度的变化同样具有较高的敏感性,饱和度变化幅度与降雨强度呈负相关的关系;对残积土边坡稳定性影响效果,指数形根系对边坡稳定性表现得更有利,降雨强度较小时均布形根系提高作用稳定,降雨强度增大时其安全系数向裸坡靠拢,而指数形根系在四种降雨强度下对边坡仍可稳定发挥提高作用,且安全系数一直位于均布形根系之上,对提高残积土边坡稳定性的积极性更高。     

降雨条件下花岗岩残积土边坡失稳模式及预警阈值现场试验

降雨是诱发边坡失稳的主要因素,为探明不同降雨强度条件下花岗岩残积土边坡的失稳模式,通过75mm/h、125mm/h、150mm/h、175mm/h等4组不同降雨强度下边坡失稳现场试验,基于工程边坡原位监测试验采集的含水率-时间与位移-时间曲线研究了花岗岩残积土边坡渐进失稳破坏特征,并提出了降雨条件边坡失稳的持续时间与降雨量阈值。研究表明:降雨条件下花岗岩残积土边坡为渐进失效破坏,根据降雨强度斜坡失稳破坏可分为“浅层局部滑动”、“浅层整体滑动与崩塌”、“深层局部滑动”、“深层整体滑动”等四种模式,斜坡发生变形失稳的区域主要位于坡脚位置,坡中次之,坡顶最小。边坡深层滑动从显著变形到失稳破坏历时18~20min,而浅层滑动持续时间为25min~135min。土壤界限含水率可特征边坡失稳破坏过程,当斜坡土壤含水率上为42～45%时,斜坡开始出现开裂、蠕动变形等失稳征兆;当土壤含水率上升到47～50%时,坡面土体开始崩解并迅速发生滑坡、崩塌。     

考虑诱发各向异性的花岗岩残积土硬化土模型参数研究

通过花岗岩残积土在原位有效自重应力下的固结(简称K0固结)排水三轴剪切试验和三向等压固结排水三轴剪切试验,分析诱发各向异性状态对花岗岩残积土硬化土模型(HS模型)参数的影响,并探讨K0固结排水三轴剪切试验所得HS模型参数在花岗岩残积土基坑工程数值分析中的适用性.研究结果表明:诱发各向异性对花岗岩残积土HS模型参数产生影响,诱发各向异性状态下的花岗岩残积土HS模型参数应用于实际基坑工程的数值分析可获得更加准确的预测结果.     

降雨渗流作用下残积土边坡的数值分析

介绍了某残积土边坡受降雨影响的变形特点及边坡渗流分析计算理论,得到了残积土边坡降雨作用下的稳定渗流场,编制了考虑降雨渗流引起渗透力作用的边坡非线性有限元计算程序,计算模型采用Duncan非线性弹性模型和修正v值的Duncan模型.根据计算结果,分析了降雨渗流对残积土边坡的应力和变形的影响.边坡应力水平较小,但应重视边坡变形引起裂缝的防治.     

干湿循环下花岗岩残积土裂隙演化及边坡稳定性

为研究干湿循环作用下花岗岩残积土边坡的稳定性,开展两种干湿幅度5次循环次数的边坡模型试验.拍摄裂缝图像获得裂隙演化规律,得出裂隙面积与干湿循环次数近似成正比;结合坡内土体直剪试验结果,提出干湿循环下黏聚力和裂隙度的关系式,推导裂隙深度计算公式.以此数值建模分析裂隙影响下的残积土边坡稳定性,结果表明：随着干湿循环次数和幅度的增大,裂隙度增加,裂隙深度增大,渗透性增强,土体强度降低,导致坡体饱和区扩展;滑裂面上滑点位于张裂隙处;3次干湿循环后边坡安全系数降幅最大,之后趋于稳定.研究认为干湿循环作用下裂隙的扩展加快雨水浸润,缩短了边坡失稳时间,为残积土边坡的及时合理处治提供理论指导.     

赣南花岗岩残积土的抗剪强度及其影响因素

为研究赣南花岗岩残积土抗剪强度影响因素,采用X射线粉晶衍射和扫描电镜等方法对赣南地区的黑云母二长花岗岩残积土和黑云母花岗岩残积土的矿物成分及微观结构进行了分析,并通过三轴固结不排水剪切试验对2类花岗岩残积土的原状样与重塑样的抗剪强度进行了研究。结果表明:赣南花岗岩残积土矿物成分主要为石英矿物和高岭石、伊利石等黏土矿物,原生结构强度明显,原状样的抗剪强度高于重塑样;各围压下原状样和重塑样的应力-应变关系均呈应变-硬化型,表现为塑性破坏;受孔隙度大和粗颗粒多的影响,孔压-应变关系在低围压下表现为先剪缩后剪胀,在高围压下始终表现为剪缩;其内摩擦角受粗颗粒含量影响明显,黏聚力受细颗粒含量影响明显。     

花岗岩残积土抗剪强度与微观结构特征

对不同水的质量分数(含水率)及不同压实度的花岗岩残积土试样开展三轴试验和电镜扫描试验,探究土样的抗剪强度特性与微观孔隙结构之间的关系,从微观角度揭示花岗岩残积土的抗剪强度衰减机理。试验结果表明：花岗岩残积土试样的应力-应变曲线呈现应变硬化特征,抗剪强度随着含水率的升高而降低,随着压实度的增加而增加,且在围压应力较低时,花岗岩残积土试样对含水率及压实度的敏感性更强;从微观角度,花岗岩残积土试样的中孔隙和大孔隙的占比随着含水率的升高而增加,随着压实度的增加而减少。     

考虑流变固结效应和强度折减法的土质边坡安全系数

针对边坡的变形特点,探讨流变固结效应下土质边坡的稳定性,提出能完全反映土体流变3个典型阶段和非线性特点的流变模型—改进的西原流变模型。根据Terzaghi一维固结理论得出能反映流变固结耦合关系的流变固结控制方程和差分格式。利用强度折减技术分别建立流变作用和流变固结效应下强度折减法的计算式。并结合工程算例,得出Bishop法、常规弹塑性有限差分法、流变效应有效差分法和流变固结效应有限差分法的安全系数比较值。计算结果表明:流变固结效应下边坡的安全系数最大,Bishop法得到的安全系数最小,后者在工程设计中是保守的,研究结果对边坡的理论研究和工程实践具有一定的参考价值,建议在边坡工程的建设中应考虑流变和固结影响因素。     

降雨对花岗岩残积土边坡孔压及稳定性影响

针对一个花岗岩残积土边坡的简化模型,基于非饱和渗流理论和Bishop条分法,利用Geo-Studio软件,对4种不同降雨模式下的边坡孔隙水压力和稳定安全系数进行计算与分析,得到主要结论:(1)降雨入渗对花岗岩残积土边坡的中上部有较显著的不利影响;(2)不同降雨模式对花岗岩残积土边坡的影响时效差异较大,前峰型和均布型、中峰型、后峰型降雨的最不利影响时刻分别在降雨后1.0~1.5d、1.5~2.0d、2.5~3.5d;(3)降雨入渗引起的花岗岩残积土边坡失稳形式,极可能是从坡体中部诱发的浅层滑坡。     

赣南花岗岩风化带岩土体强度特征及边坡破坏模式分析

为研究赣南地区花岗岩风化带岩土体强度特性及边坡破坏模式,采用室内岩矿鉴定、X粉晶衍射试验和电镜扫描等方法对原岩和全风化花岗岩进行矿物成分和微观结构分析,同时通过全风化花岗岩三轴固结不排水剪切试验,中风化花岗岩单轴和三轴试验对风化带岩土体的强度特征和破坏模式进行了研究。结果表明:随着围压增大,全风化花岗岩应力-应变关系发生了转型,破坏模式为先鼓胀再剪切破坏;中风化花岗岩在单轴压缩条件下经历了四个破坏阶段,三轴试验得到岩块的抗剪强度参数,经虎克布朗准则反演得到了岩体的强度参数。结合野外特征,赣南花岗岩风化带岩土体边坡失稳破坏模式主要有5种,其中坡面冲刷破坏占比较大。     

广东地区花岗岩风化残积土路堑边坡的冲刷稳定性模糊评价

广东省境内花岗岩分布广泛,风化残积土路堑边坡坡面冲刷严重．文中分析了广东省境内花岗岩风化残积土路堑边坡冲刷稳定性的影响因素,据此选定坡面冲刷稳定性模糊评价的评价因素及其隶属函数,建立合理的模糊评价模型．采用模糊评价方法对广东省英德地区典型花岗岩风化残积土路堑边坡工程实例进行坡面冲刷稳定性评价,以验证所提出的方法的有效性．结果表明：花岗岩路堑边坡未经加固处理时,坡面冲刷稳定性差;通过坡面土质改良和坡面框架植草防护后,抗冲刷稳定性显著提高;路堑边坡冲刷稳定性的模糊评价方法具有较广的适用性．     

福建省湄洲湾地区花岗岩残积土工程性质研究

福建省湄洲湾地区花岗岩残积土是一种特殊土体,具有压缩性中等偏低、抗剪强度较高、粗粒含量较多等特性,同时该土体强度指标较高,是一种具有一定结构强度的粘性土。湄洲湾地区花岗岩残积土是该地区建筑物较好的天然持力层和桩基持力层,因此在岩土工程勘察及设计工作中应给予充分重视。通过归纳湄洲湾地区部分岩土工程勘察项目经验,进一步分析该地区花岗岩残积土的工程性质,并提出个人看法,为该地区今后的相关工程提供参考。