不同试验方法下黄土抗剪强度以及参数差异分析——以甘肃省黑方台黄土滑坡为例

黄土是一种典型的非饱和土,在总结前人试验研究的基础上,以甘肃省永靖县黑方台非饱和黄土为研究对象,进行两种不同的直剪试验,即:利用改进后的非饱和直剪仪对研究区不扰动黄土进行控制基质吸力和净竖向压力为常数的固结慢剪试验,依据研究区土水特征曲线配置不同含水率以控制不同的基质吸力的黄土快速直剪试验。得到两种试验方法下不同基质吸力或含水率和净竖向压力下的非饱和黄土抗剪强度及其参数,探讨非饱和黄土抗剪强度及其参数与基质吸力的关系,并分析两种试验方法所得非饱和黄土抗剪强度及其参数的差异。试验结果表明:两种不同的试验方法下净竖向压力及基质吸力对于研究区非饱和黄土抗剪强度均呈线性增长关系,而抗剪强度参数—黏聚力与基质吸力二者呈线性关系,内摩擦角—基质吸力关系曲线近似成水平直线,其中不同含水率黄土直剪试验在相同基质吸力和竖向压力的条件下,其抗剪强度及内摩擦角略高于非饱和固结排水直剪试验,而其黏聚力略低于非饱和固结排水直剪试验所得黏聚力。     

三峡库区巴东组岩-土接触面抗剪强度特性研究

以三峡库区巴东组岩-土接触面为研究对象,设计了三种碎石含量(20%、50%和80%)、三种不同基岩(T12b、T22b、T32b)在室内进行了大型直剪试验,研究了碎石土-基岩接触面抗剪强度特性。试验结果表明:碎石土-基岩接触面τ-σ关系曲线分为应变硬化型和应变软化型;碎石土-基岩接触面剪切过程中碎石土中含有的孤石会随着剪切面的起伏发生摩擦、翻滚、平移等物理形态变化,剪切后在剪切面上留下深坑;碎石土-基岩接触面抗剪强度指标c、值与碎石土中碎石含量有关,其内聚力c随碎石含量的增加呈现先递增后递减的趋势,内摩擦角随碎石含量的增加总体呈现递增的趋势;碎石土-基岩接触面抗剪强度指标c、值与选材的地质代表性也有关系,T22b层的紫红色砂岩相对于T12b层和T32b层的灰岩来说具有内聚力c高,内摩擦角低的特点。     

巴东三中滑坡碎石土抗剪强度特征研究

碎石土是介于土体和岩体之间的一种特殊地质体,引起了国内外众多研究者的重视。结合细粒土室内直剪试验,并在大剪试验下研究了不同粗粒含量(20%、50%、80%)、不同含水率(15%、18%、20%)的碎石土抗剪强度参数的特性。试验结果表明:碎石土抗剪强度参数与碎石土中含水率和粗粒含量有关。含水率对细粒土和碎石土内聚力的影响规律是不同的,碎石土内摩擦角随含水率的增加发生了不同程度的降低;随土体密度的增大,碎石土内聚力升高,随粗粒含量的增加,碎石土内聚力会降低;碎石土内摩擦角随粗粒含量增加先降低后逐渐升高;碎石土τ-σ关系曲线中,随粗粒含量的增加,碎石土剪切强度升高;利用线性逼近的方式近似得到碎石土抗剪强度实用计算公式,通过对比计算值和试验值可知,实用公式计算值在一定程度上能够反映该土样的抗剪强度特征。     

赣南凝灰岩残积土水-力相互作用特性研究

凝灰岩残积土在赣南山区广泛分布,在降雨入渗作用下残积土边坡易发生失稳破坏,研究其水-力相互作用特性对这一地区的地质灾害防治具有重要意义。采用三轴固结不排水剪切试验和瞬态脱湿与吸湿试验对赣南山区凝灰岩残积土的抗剪强度和水-力相互作用特性进行研究。结果表明:凝灰岩残积土的抗剪强度参数为c=14.0kPa、Φ=15.6°,c′=7.8kPa、Φ′=28.0°;凝灰岩残积土在脱湿条件下的进气值为14.6kPa,在吸湿条件下的进气值为3.89kPa;凝灰岩残积土的基质吸力和吸应力随含水率的增大而减小,其渗透系数随含水率的增大而增大;凝灰岩残积土的抗剪强度随含水率的增大而减小,土体的抗剪强度与净法向应力成正比;当含水率较小时土体抗剪强度的变化速率比含水率较大时抗剪强度的变化速率快。     

七子山填埋场污泥塘固化后工程特性研究

垃圾填埋场内留存的污泥塘影响填埋场后续的增容以及稳定性。采用固化方法对库内污泥进行原位处理,可保证后续堆填坡体的安全稳定性。对七子山垃圾填埋场污泥塘内取样的固化污泥进行的岩土工程特性测试表明,固化污泥的含水率主要分布在15%~60%,平均为42%左右;直剪强度的黏聚力c大多分布在15~60 kPa,内摩擦角φ大多分布在6°~40°;无侧限强度分布在180~1600 kPa,大部分固化污泥无侧限抗压强度值在180 kPa左右,有小部分水泥状试样达到800~1600 kPa。固化污泥与原污泥相比,含水率减小,有机物含量减少,强度显著增大。该测试结果可为后续填埋场增容及后续污泥塘堆载垃圾方案设计提供数据。     

基于环剪试验的四方碑滑坡滑带土残余强度空间差异性和稳定性分析

水库滑坡因受库水位变化的影响,不同空间位置滑带土的含水率不同,滑带土残余强度也存在空间差异性,使用统一的滑带土残余强度难以准确计算滑坡的稳定性系数。以四方碑滑坡滑带土为研究对象,通过环剪试验分析了不同含水率和不同法向应力作用下滑带土的残余强度特性,结合滑坡渗流模拟结果对滑带土残余强度的空间差异性进行了分区,并计算了在175 m和145 m库水位条件下滑坡的稳定性。结果表明:不同含水率的滑带土试样,其残余强度与法向应力都呈现较好的线性关系,符合Mohr-Coulomb准则;随着滑带土含水率的增加,其残余黏聚力和残余内摩擦角都减小,且滑带土的残余内摩擦角与含水率之间呈现良好的负指数关系;基于滑带土分区的滑坡稳定性计算结果与通过野外调查得到的滑坡稳定性现状相符,说明本文方法具有可靠性。     

赣南凝灰岩残积土物理力学与应力-应变特性研究

凝灰岩残积土广泛分布于赣南一带,研究其工程特性对当地工程建设以及地质灾害的防治具有重要意义。在赣南地区采取典型的凝灰岩残积土原状样和重塑样,进行了基本的物理力学性质试验以及三轴固结不排水剪切试验,对其基本物理力学性质、抗剪强度特性以及结构等方面的工程特性进行了研究。试验结果表明:凝灰岩残积土依据其塑性指数和颗分曲线,可定名为粉质黏土,其孔隙比为0.91,土体渗透系数为2.25×10-7 m/s,渗透能力较差;凝灰岩残积土原状样的抗剪强度参数为c=14kPa、φ=15.63°,c′=7.83、φ′=28°,重塑样的抗剪强度参数为c=11.99kPa、φ=22.6°,c′=5.08、φ′=30.58°;凝灰岩残积土原状样的总内聚力、有效内聚力均略大于重塑样,而原状样的总内摩擦角、有效内摩擦角均略小于重塑样。     

黄土坡临江1号滑坡体滑带土残余强度试验研究

以巴东黄土坡滑坡临江1号滑坡体滑带土为研究对象,使用环剪仪通过环剪试验研究了滑带土在不同剪切速率、滑带土含水率和法向应力情况下的残余强度特征。试验结果表明:剪切带厚度随着剪切速率的增加而逐渐增加;滑带土的残余强度和峰值强度随着剪切速率的增加均有所增加,且峰值强度增加得更为明显;剪切速率越大,滑带土达到残余强度值的时间越短,但所需的剪切位移则更大;剪切速率对滑带土的影响主要集中作用在降低土的内聚力上;滑带土内聚力随含水率的增加先递增后减,内摩擦角则不断减小;法向应力越大,滑带土峰值强度和残余强度越大。     

测定模拟月壤物理和力学性质的室内试验方法研究

模拟月壤的物理和力学性质是月球科学研究的重要内容,但是由于模拟月壤具有含水率低、孔隙比大的特性,不易采用一般的室内土工试验方法进行测定。通过改进制样方法,即通过环刀和击实后试样高度严格控制模拟月壤试样的质量和密实度,得到了测定模拟月壤物理和力学性质较为准确的室内试验方法,并探讨了模拟月壤的抗剪强度指标与密实度和粒径的关系以及模拟月壤的含水率对其抗剪强度的影响。试验结果表明:模拟月壤的天然密度与粒径大小有关,其抗剪强度指标与密实度和粒径大小有关。该试验方法具有操作简单、准确性好、成本低的优点,也适用于其他与模拟月壤类似的低含水率、高孔隙比土样的物理和力学性质的室内测定。     

中南地区冻土抗剪强度影响因素研究

在中南地区采集代表性土样,在室内模拟极端冰雪条件,通过改变试验温度、土体含水量以及冻融循环次数对土样进行直剪试验,研究该地区冰冻土体抗剪强度的影响因素,结果表明:冰冻土体的内聚力c和内摩擦角随着温度的降低逐渐增加,随着土体含水量的增加而减小;随着土体冻融循环次数的增加,内摩擦角增加幅度小于内聚力c的减小幅度,即土体的抗剪强度降低。该研究结果对中南地区在极端冰雪灾害时期,准确确定建筑、构筑物的地基承载力具有一定的实际意义。     

三峡库区卧沙溪滑坡稳定性的可靠度及敏感性分析

三峡库区是滑坡地质灾害多发的地区,库水位周期性涨落与降雨的耦合作用是导致滑坡失稳破坏的主要原因。为深入研究库水位与降雨作用下滑坡的稳定性,以三峡库区卧沙溪滑坡为例,采用蒙特卡罗随机抽样法,分析了不同工况条件下滑坡的可靠度指标、失效概率,并分析了滑坡的稳定性系数对滑体物理力学参数(c、、γ)的敏感性。结果表明:卧沙溪滑坡具有典型动水压力型滑坡的特征,库水位下降速率越大,滑坡可靠度指标越低,当叠加暴雨工况时,滑坡的失效概率明显增大;滑坡的稳定性系数对滑体的内摩擦角最敏感,黏聚力c次之,重度γ最小,且与滑体的内摩擦角、黏聚力c呈正相关关系,与滑体重度γ呈负相关关系,库水位下降速率越大,滑坡的稳定性系数与滑体重度γ的负相关性越强,不利于滑坡的稳定。     

初始土体含水率对泥石流方量影响的数值模拟

泥石流的启动机理是国内外地质灾害研究领域的热点和难点问题,但是目前针对初始土体含水率对泥石流启动方量影响的研究较少,无法对泥石流的风险评价提供有效支撑。以新疆维吾尔自治区苏约克河流域内典型的泥石流沟——乔库而泥石流为研究对象,利用PFC^2D软件对该泥石流分别处于最小泥石流冲出量和物源区土体全部失稳启动两种工况下土体的含水率特征进行数值模拟研究。结果表明：(1)乔库而泥石流达到最小冲出量(10.1万方)时,物源区土体的含水率为31%～33%,即土体快达到饱和状态(土体饱和含水率为35%),此时物源区土体的黏聚力为19.2 kPa、内摩擦角为21.5°;(2)乔库而泥石流物源区土体全部失稳启动时,物源区土体的含水率超过了其饱和含水率,此时物源区土体的内摩擦角和黏聚力分别为9°和12 kPa;(3)乔库而泥石流物源区土体在降雨作用下仅能失稳,如果没有其他因素导致土体运移过程中剪切强度降低,将很难形成远程运动的泥石流,因此有必要对其运移机理做进一步研究。     

三峡库区巴东组红层泥岩崩解和强度弱化特性研究

侏罗系巴东组红层软岩广泛分布于三峡库区,因其表现出较强的崩解和强度弱化特性而经常以块体的形式出露并被视为致灾地层。以某边坡开挖过程中出露的三峡库区巴东组红层泥岩块体为研究对象,通过干湿循环试验、点荷载强度试验和颗粒直剪试验研究了红层泥岩块体试样的崩解和强度弱化特性。结果表明:试样崩解过程主要集中在前20次干湿循环,且崩解过程中粒径大于50 mm的试样仍然占据主要部分;试样的修正点荷载强度指数主要集中在0.25～4 MPa之间,试样的点荷载强度指数、单轴抗压强度和抗拉强度均随干湿循环次数的增加呈下降趋势,且表现出较高拟合度的负线性关系;试样的剪切应力值在初始变形阶段(1 mm剪切位移内)增长较快,其后增长缓慢并最终趋于稳定;试样的抗剪强度随着轴向压力的增大而逐渐增大,随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,在0.4～0.8 MPa轴向压力条件下,试样的抗剪强度增长更快;试样的剪切过程可分为压密、压裂和旋转三个阶段;试样的内摩擦角和黏聚力均随干湿循环次数的增加而逐渐减小并趋于稳定,且表现出较好的玻尔兹曼函数拟合关系。该研究结果可为红层软岩区堆积层滑坡的稳定性分析与防治工作提供依据。     

含水量对红粘土抗剪强度的影响

红粘土是一种区域性特殊土,含水量对其抗剪强度的影响与一般粘性土的规律不尽相同。通过室内直剪试验研究发现,含水量与红粘土粘聚力存在阶梯状相关关系,并且根据最小二乘法原理可以将其拟舍为多项式函数表达式。另外,随着含水量的增加,红粘土的内摩擦角变化不显著,呈微幅度波动状态。     

基于PFC对含断续节理岩质边坡静力荷载下破坏形式的研究

在含断续节理岩质边坡的破坏中,阶梯状破坏尤其显著,是一种常见的失稳破坏形式。借助二维颗粒流软件(PFC2D5.0)进行简单地质结构模型下的边坡数值模拟,通过采用PFC软件中的人工合成岩体技术,研究了7种不同组合形式下含断续节理岩质边坡的破坏形式及其内部微观接触力场的演变规律。首先对PFC软件中采用的微观力学性质参数进行了验证模拟,通过对完整岩块进行双轴压缩试验和巴西劈裂试验的模拟,得出其应力-应变曲线和强度包络线,从而计算出完整岩块的内聚力、内摩擦角等宏观力学参数;然后通过对含裂隙的颗粒集合体进行直剪试验的模拟,得出其剪应力-剪切位移曲线以及峰值强度和残余强度与正应力的关系曲线,从而计算出裂隙的内聚力和内摩擦角;最后对含上述微观力学性质参数的边坡进行静力荷载下破坏形式的模拟,得出裂隙萌生前应力集中、裂隙萌生后应力释放,以及可将潜在滑动面上方的坡体位移分成4个区,即坡脚处最大位移区、坡肩处较大位移区、坡体内部较小位移区、坡体后缘最小位移区,并验证了萌生的裂隙一般会近垂直于岩桥向坡体表面扩展,切割潜在滑动面以上坡体。     

城市生活垃圾焚烧底渣特性试验研究

以武汉市某垃圾焚烧厂的垃圾焚烧底渣为研究对象,进行了SEM扫描电镜分析、EDX检测、颗粒筛分试验、击实试验、直剪试验以分析其化学成分、物理性质、表观特征和工程特性。城市垃圾焚烧底渣是由许多小粒子团聚成的大颗粒,颗粒表面凹凸不平,主要化学元素有C、O、Ca、Si,有害元素含量少。底渣颗粒级配按照土的分类,属于粗砂,Cu=4.24,Cc=0.9。容易进行粒径调整、含泥量少。由试验结果可知:底渣击实性能较好,最优含水率为21.2%,最大干密度1.47g/cm3。抗剪指标C=7.95KPa,φ=7.0°,介于砂土和黏土之间,抗剪切能力较弱,属于良好的路基填充材料和混凝土、沥青路面的替代骨料等。     

碎裂边坡岩体等效抗剪强度参数的确定

为了更精确地求出岩体的等效抗剪强度参数,本文采用岩体结构面网络模拟方法获得了边坡岩体质量分级的RMR值,通过建立RMR值与Hoek-Brown强度准则的数学关系,可计算出岩体的等效内聚力c和等效内摩擦角,并以该等效参数为基础利用3DEC软件进行数值模拟,结果表明模拟结果与实际情况基本相符,从而验证了该方法进行碎裂边坡岩体抗剪强度参数的确定具有可行性,且能更精确地为工程设计和施工服务。     

基于均匀设计的边坡敏感性灰色关联分析

在边坡敏感性分析中,试验方法的选择对试验次数和试验效果起着至关重要的作用.与正交设计相比,均匀设计不仅能减少试验次数,而且能够获得较好的试验效果.本文以一土质边坡为例,选取容重、内聚力、内摩擦角、坡角及坡高5个因素进行均匀试验设计,并对其敏感性进行了灰色关联分析,结果表明:坡体的抗剪强度指标是影响土质边坡稳定性的最重要...     

木质素纤维改良黄土抗剪强度的试验研究

木质素纤维作为一种高效且绿色环保的新型改良材料,被不断用于土体改良的研究中.为探究影响木质素纤维改良黄土的因素,采用木质素纤维对青海西宁地区黄土进行改良加固,通过不固结不排水三轴剪切试验并结合扫描电镜试验研究了压实度、木质素纤维掺量和围压对木质素纤维改良黄土抗剪强度的影响规律.试验结果表明:木质素纤维改良黄土的抗剪强度...     

渗滤液腐蚀黏土衬垫的力学特性及孔隙变化

为研究在垃圾渗滤液腐蚀条件下原状黏土衬垫的服役功能变化规律,该文通过柔性壁渗透试验、三轴剪切试验、核磁共振试验和扫描电子显微试验,研究不同质量分数垃圾渗滤液对原状黏土的渗透、抗剪强度特性和孔隙结构的破坏规律。试验结果表明,原状土的渗透系数时程曲线的峰值和稳定值均与垃圾渗滤液浓度呈负相关,渗滤液溶液质量分数为0%～100%,原状土渗透系数为0.29×10~(-9)～6.13×10~(-9)cm/s,均满足填埋场衬垫的防渗要求。原状黏土的粘聚力c和内摩擦角φ随渗滤液质量分数的增大而减小,溶液质量分数ω由0%增加至100%,c、φ值分别降低了29.81%和50.00%。垃圾渗滤液对土样孔径为0.01～0.75μm孔隙影响较为显著,对11.06～67.87μm孔径的孔隙影响较弱。溶液质量分数由25%增长至100%,孔径为0.01～0.75μm的孔隙体积减小了10.54%～60.08%。