粘粒含量对砂土抗液化能力影响的研究

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降雨、地震以及人为的不当开发都有可能诱发滑坡灾害,其中降雨和地震引起的滑坡灾害最为常见,常造成大量的人员伤亡和财产损失。我国山多、雨量充沛、地震频发,是世界上发生滑坡事故较多的国家之一,每年因滑坡造成的经济损失惨重。近年来,因国民经济建设的需要,我国出现了大量的人工堆填和开挖边坡。这些边坡土体并不是纯砂,而是砂粒、粉粒和粘粒组成的混合物,其中粉粒和粘粒又统称为细粒。多年来,现场和实验室的研究都表明,含一定细粒量的砂土,在一定条件下都有类似松砂液化的性质。因此,研究降雨和地震条件下,含细粒边坡的液化问题,从而探讨边坡的稳定性,对滑坡灾害的预报和防治具有非常重要的现实意义和工程意义。而粉粒与砂粒性质比较接近,在考虑细粒含量对砂土抗液化能力的影响时,可直接采用粘粒含量。为此,本文将围绕粘粒含量对砂土抗液化能力的影响进行研究,主要包括以下几个方面:1.相对密实度和围压对砂土的液化有着重要影响,本文采用静力三轴试验仪对纯砂进行了不同初始相对密实度(Dr=10%/20%/30%)、不同围压(σ3=50kPa/100kPa/200kPa)条件下的CU试验。试验结果表明:纯砂易在低密实度高围压下发生静态液化。2.粘粒的存在会影响砂土的抗液化能力,本文针对初始相对密实度Dr为20%,粘粒含量Pc分别为0%、5%、10%和15%的饱和砂土,在围压分别为50、100和200kPa的均压固结条件下,进行了CU试验。试验结果表明:静力条件下,粘粒含量对砂土抗液化能力的影响规律并非单调的,其抗剪强度随粘粒含量的变化呈向上开口的近似抛物线型,在抛物线的最低点砂土的抗剪强度最小,抗液化能力最差,最易发生静态液化;最低点对应的粘粒含量范围为5%~10%,在此次试验中因考虑的粘粒组数较少,最低点出现在粘粒含量为5%时。3.为探讨循环动力作用下粘粒含量对砂土抗液化能力的影响,本文针对初始相对密实度Dr为20%,粘粒含量Pc分别为0%、5%、10%和15%的饱和砂土,在固结围压为200kPa的均压固结条件下,首先采用天水红山双向激振三轴仪进行了循环动三轴试验,再利用CKC三轴仪进行了验证。实验结果表明:循环荷载作用下,粘粒含量对砂土抗液化能力的影响规律也不是单调的,与静力试验所得规律一致。4.自然界及工程实践中的许多边坡失稳都是因为持续降雨引起坡体发生静态液化所致,本文基于非饱和土的渗透特性和降雨入渗基本理论,结合上述静力试验的结果,借助Geostudio(07版本)对此进行数值模拟。模拟结果表明:降雨条件下,粘粒含量对均质边坡稳定性的影响规律并不是单调的,其安全系数随粘粒含量变化的关系曲线呈向上开口的近似抛物线型。
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