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.     

泾阳南塬黄土滑坡刮铲推覆构造与滑带土微观结构

泾阳南塬黄土滑坡刮铲推覆构造反应了一种典型的表生地质动力作用现象。通过野外调查,开挖探槽及SEM样品处理,综合分析泾阳南塬黄土滑坡原状土及滑带土的物理性质和微观结构,包括矿物成分、颗粒级配、孔隙度、方向频率、丰度和分形维数等特征,结合黄土滑坡前缘冲击阶地并对阶地刮铲推覆作用及逆冲剪断、液化、竖向渗流通道等细观现象,反演滑坡运动过程,并对滑坡运动过程中的力学状态进行解释。结果表明:土体微观结构特征与滑坡细观现象和刮铲推覆构造的产生有必然的联系。原状土体颗粒定向显著,孔隙度较大,孔隙连通性较好,在外力作用下易形成裂隙贯通和发生液化,进而形成竖向渗流通道和地表涌沙现象;滑带土粒径不均匀系数增大,孔隙度减小,孔隙形状改变,定向性减弱,单元体分形维数增大,这是滑坡运动过程中受挤压剪切作用,颗粒发生碰撞,孔隙水溢出的结果;而滑带土前缘较中部孔隙更为密实,孔隙度差异较小,颗粒分形维数较小,这是由于滑坡前缘为滑坡刮铲阶地推覆作用形成,主要受挤压作用,受力集中且均匀。     

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。     

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。     

地震动荷载下黄土滑坡离散元模拟

为了深入探究地震荷载作用下黄土滑坡的运动滑移规律,采用离散单元法对甘肃黑方台滑坡进行不同地震荷载作用下的滑坡体运动数值模拟研究.结果表明,地震荷载作用下的黄土滑坡存在滑源区、流通区以及堆积区三个部分,滑源区的残积土结构相较于滑动前更加松散,滑源区近坡面不同位置颗粒的滑动位移差异性较大,处于滑坡体前缘的颗粒位移量最大,处于滑坡体后缘以及滑坡体最前缘的颗粒位移量较小;随着深度的增加,颗粒的位移量逐渐减小,且差异性较大;在不同地震动荷载作用下,滑源区颗粒的位移和速度变化差异性不大,但是较大的地震荷载会对深层颗粒的速度和位移产生影响,产生较大影响的时间刚好处于地震荷载的峰值时间;滑坡体滑距随着地震荷载的增加而线性增加.研究成果可为黄土地区地震滑坡的防治和规划提供一定的理论参考.     

巨型黄土滑坡剪出口滑带土的原位剪切试验研究

针对某巨型黄土滑坡的工程地质现状,在滑坡剪出口3个不同位置切削尺寸为500 mm×600 mm×800 mm的土柱体进行了天然状态和饱水状态2种工况下的残余剪切试验,获得相应的残余抗剪强度指标.通过与滑带土同工况下的室内实验强度指标对比,发现原位剪切试验获得的内聚力和内摩擦角较室内实验指标高13.06%和24.64%,并分析了试验结果差异的原因,最后总结了黄土滑坡原位剪切试验过程中的注意事项.试验研究表明巨型滑坡滑带土的大型原位剪切试验对滑坡稳定性分析和工程治理优化具有重要价值.     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。     

红层水岩作用特征及库岸失稳过程分析

为了研究三峡库区红层岩十体水岩作用特征,分析库岸失稳的过程,通过统计获得三峡库区红层滑坡的分布规律,并通过X射线衍射对矿物进行分析,结合崩解试验观察和滑带土微观结构扫描,分析红层岩石遇水崩解、软化(泥化)和膨胀的水岩作用特性.以三峡库区典型库岸为例,分析红层水岩作用引起库岸失稳的过程.研究结果表明:富含亲水膨胀性矿物是红层岩土体具有特殊水岩作用特征的关键,红层岩石崩解首先沿缺陷发生,在干湿循环过程中不仅存在失水收缩的拉破坏,还存在吸水膨胀微裂隙尖端压应力集中引起的压剪破坏;红层滑带土在遇水膨胀前、后其矿物自身无明显变化,但矿物间连接结构被破坏,孔隙数量和孔径均有所增加,致使滑带土强度极低:巴东城区北侧库岸太矶头--旧县坪段巴东组第2段(T2b2)崩滑堆积体是互层状红层岩体差异崩解所致;红层膨胀性滑带土的抗剪强度极低,以及后缘水压力的推动作用使万州区近水平地层古滑坡群形成,古滑坡前缘堆积体具有多期活动的特点.     

5·12地震诱发武都三家地滑坡形成机制及稳定性分析

2008年5月12日,武都三家地村发生滑坡地质灾害。基于滑坡区地质环境,通过区域地质调查、大比例尺平面图测绘、滑坡微地貌和变形破坏特征测量、扫描电镜（SEM）分析滑带土微观结构等手段,对该滑坡的特征和形成机制进行了系统的研究。结果表明,三家地老滑坡在历史上已发生多次滑动,地震是诱发该滑坡复活的主要因素。采用折线滑动计算方法并结合滑坡所处的地质环境评价该滑坡在天然和地震条件下的稳定性,为该滑坡的治理工程设计提供理论指导。     

高速黄土滑坡蠕,滑动液化机理的进一步研究

基于野外调查、测绘、现场、室内实验及收集大量的滑坡位移观测曲线,结果发现：这些曲线呈振荡状。分析认为这种振荡曲线与地球自身的脉动有关,它是由地球脉动、高渗透水力坡降和大的滑体剪切作用叠加而成的一种呈非平衡态的复杂运动。从理论上分析了黄土遇水后Ｃ,ψ值降低的原因（即黄土颗粒之间粘结键和摩擦力大大降低）。同时,又深入分析了液化的外部影响因素（如脉动的振幅、频率、持续时间、波型和作用方向、渗透水力坡降以及滑体下滑大剪等）。这种大孔隙、疏松的饱和黄土在上述提到的非平稳振荡复杂运动作用下发生蠕动液化,蠕动液化加速了滑坡的滑动,滑动又使液化程度加深而变为滑动液化,滑动液化导致剧滑。     

红层滑坡滑带土结构强度试验研究

川东红层是滑坡等地质灾害的多发区,研究滑带土结构强度特征对滑坡稳定性评价及滑坡治理工程设计有着重要意义。通过对不同含水率、不同压力、不同时间固结试样的强度试验,分析了结构强度随含水率、压力、时间的变化规律。研究认为:1水对结构强度的影响具有双面性,结构强度随含水率变化曲线呈"山峰"状;2含水率较小时,试样的结构强度随密度增大而增大;3滑带土中含有较多的黏土矿物,黏土矿物的软化、膨胀、定向排列降低了试样的结构强度。     

基于连续介质力学离散元方法的洒勒山滑坡过程模拟

利用连续介质力学的离散元方法力学计算软件中的颗粒流离散元计算程序,结合野外踏勘与室内试验得到的数据,对洒勒山高速远程滑坡过程进行模拟,研究由蠕变导致的下部老滑坡复活并带动上部滑体滑动的滑坡整体运动过程.模拟后得到的滑坡物堆积形态与实际情况基本吻合,对上下部滑体及监测点的位移、速度、加速度进行分析,结果表明:上部滑体运动最大速度较大,可达35 m/s,下部滑体运动距离较远,长达800 m.滑动过程中在撞击面附近与下部滑体前段均存在颗粒抛射现象.下部滑体撞击后的滑动呈显著的流体特征.整个滑动过程可以分为5个阶段:下部启动,下部加速剧滑-上部启动,下部匀速滑移-上部剧滑,上部撞击减速-下部再加速,总体减速自稳阶段.上下部滑体碰撞导致的能量传递是洒勒山滑坡可以高速远程运动的重要原因之一.     

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。     

黄土-泥岩滑坡诱发因素及形成机理研究进展

黄土-泥岩滑坡广泛发育于我国黄土高原地区,造成的灾害损失十分严重.黄土-泥岩滑坡因其孕灾体岩性的多样性使得其研究方法不完全相同于单纯的黄土滑坡,针对黄土-泥岩滑坡的复杂性和特殊性,从滑坡特征、黄土蠕变力学性质、滑坡滑带土强度与理论、诱发因素、形成机理这几个方面进行分析研究,总结前人研究的理论成果,分析了其局限性和差异性...     

基于颗粒流的土质边坡失稳机理

为研究降雨工况下诱发土质边坡失稳过程及破坏机理,以泸州市古蔺县竹林沟滑坡为依托,通过PFC2D双轴压缩试验对滑坡体饱和状态下的强度参数进行标定,确定滑坡细观参数与宏观参数的内在联系,并引入接触黏结模型,对其破坏过程特征进行模拟研究,并对滑坡关键位置处的速度、孔隙率以及位移进行实时监测.计算结果表明:滑坡破坏的过程为:初期整体蠕滑变形,随着变形的发展,滑坡体向坡前临空方向发生剪切蠕变,后缘产生由坡面向深部发展的张拉裂缝,随着潜在滑面贯通,滑坡失稳破坏;通过监测不同位置的速度发现,0～10 s为加速阶段,坡体最大速度达到约14 m/s,最大颗粒速度达到约20 m/s,15～25 s坡体速度开始下降,滑坡最大位移约600 m,整体位移约450 m,并于25 s左右坡体停止滑动.通过对竹林沟滑坡的数值模拟,采用离散元颗粒流的方法去研究滑坡的运动过程有较好的应用性,也能为同类型滑坡的防灾减灾提供较好的参考意义.     

泾阳黄土抗剪强度的环剪试验研究

以泾阳滑带土为研究对象,采用HJ-1型环剪仪对泾阳县的重塑黄土进行了单级环剪试验,研究了不同含水率,干密度,剪切速度下重塑黄土在较大剪切位移下的强度变化规律。研究表明:土体应力-应变曲线呈软化现象;粘聚力和内摩擦角均随含水率的增加而降低;剪切速度越大的其达到峰值强度所需的剪切位移越小,粘聚力越大,但其对内摩擦角影响不显著;干密度与峰值强度呈正相关关系,对残余强度的影响不明显。脆性指数随含水率和剪切速率的增大而减小。     

川西松潘地区裂隙性黄土强度特性试验

节理裂隙破坏了黄土的结构完整性,影响其力学特性,一定程度上控制着黄土地区滑坡和崩塌等地质灾害的演化进程和破坏规模。为研究裂隙对黄土强度特性的影响,选取川西松潘地区黄土为研究对象,开展了不同切面倾角、含水率和含砂量等条件下的三轴试验,研究结果表明：（1）切面倾角对黄土抗剪强度影响明显,在倾角为0°时最大,在接近理论破裂角时最小;（2）只有切面倾角与理论破裂角相近时,剪切破裂面才会迁就已有切面发展,其他切面倾角时试样并不会沿着预设切面破坏,切面的存在改变了土体内局部应力从而影响其剪切强度;（3）含切面试样的粘聚力对含水率和含砂量的变化较敏感,当含水率和含砂量变化时,剪切强度的倾角效应依然存在,但不同切面倾角试样的剪切特性会有所变化。基于裂隙性黄土力学特性的研究,认为开展滑坡不同部位的滑带土切面三轴试验可以为深入分析古滑坡复活机制提供借鉴。     

黄土取土方向微观分析与动三轴颗粒流模拟研究

为探讨黄土非线性土动力学行为及其影响因素,采集兰州新区地下4m黄土原状样,利用高倍电子显微镜研究了黄土4个截面的微结构特征及参数,并开展动三轴颗粒流数值模拟.微结构分析表明,取土截面方向不同导致微观参数差别较大,沉积方向截面为大颗粒架空孔隙弱胶结结构,垂直于沉积面的截面则接近为颗粒密堆积结构,2种截面的颗粒体积分数和平均长轴粒径分别为63.71％、75.09％和31.72 μm、48.88 μm;2个侧面介于两者之间.采用基于微观图像所得黄土颗粒粒径分组、计算的刚度及模量等参数构建随机细观结构模型,利用PFC软件开展动三轴颗粒流数值模拟研究.结果 表明,考虑黄土微观颗粒粒径的离散元数值模拟动应力-应变曲线接近于室内试验曲线,并能体现非线性曲线之间的细节特征差别.不同截面之间动应力-应变曲线峰值差异较大,剪切带位置也发生变化.因此,土颗粒参数和排列方式差别应是产生动力学曲线特征差异的重要原因之一.     

古水水电站争岗堆积体滑坡复活条件分析

针对古水水电站争岗堆积体目前处于稳定状态,在降雨、地震等不利条件下可能发生滑坡以至于威胁下游洞室群出口安全的问题,在地质勘查的基础上,选取典型剖面进行地质特性分析,并建立合理的颗粒离散元模型,进行不同工况量变条件下的滑坡复活数值模拟。结果表明:滑面倾角急剧增大和断层发育处容易产生裂隙,且影响着滑坡启滑位置;滑面平均作用3 m水头时堆积体出现蠕滑,5 m水头时三期滑坡复活;当地震强度达到0.3g时,一级平台堆积体开始滑动,形成三期滑坡。     

兰州原状Q2黄土剪切试验研究

为了研究黄土脆性破坏规律,利用直剪仪对兰州原状Q2黄土进行了不同含水量、不同剪切速率和不同法向压力下直接剪切试验.结果表明同一法向压力下黄土应力脆性指数随含水量的增大而不断减小,随剪切速率的增大呈先减小后增大的趋势,应力脆性指数与法向压力间的关系符合负指数函数关系.研究成果对于认识黄土结构强度和高速远程黄土滑坡滑动机理等方面均具有一定的借鉴意义.