不同剪切速率下碎石土滑坡滑带土残余强度特性研究

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZHANGLIAO2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
滑带士强度研究是滑坡稳定性评价与预测预报的关键基础内容。目前有关滑带土的研究成果主要集中在滑带土的地质特征、组成、结构、基本物理性质与长期强度方面,而针对滑坡变形状态研究滑带土强度动态特性及其与滑坡变形过程的响应规律还比较欠缺。实际滑坡中的滑带土强度是随着外因(如含水量、应力条件等)的变化而变化的指标;同时,在实验测试中所得结果既受实验方法影响,也与不同的实验条件和剪切速率密切相关。因此,从滑坡的实际滑动现象(如位移变化情况与裂缝发展状况)中求出滑带土的强度是最为客观准确的;同时展开不同剪切速率下滑带土残余强度特性的试验研究,有助于揭示滑坡变形启动的机理,建立不同变形状态下的滑带土动态强度对提高滑坡稳定性评价与预测预报水平具有重要理论意义和应用价值。鉴于此,本文依托三峡库区滑坡专业监测点,选择其中的碎石土滑坡为例,在该类滑坡滑带土的赋存地质特征以及滑坡变形过程中剪切应变、应力特征等研究基础上,通过室内环剪试验,研究了含水量与剪切速率处于不同条件下的滑带土残余强度,获得了该类试验的关键技术,并基于宾汉模型建立了不同剪切速率下的滑带土残余强度准则。本文主要研究内容及成果如下:(1)三峡库区典型碎石土滑坡变形阶段与稳定性分析。以三峡库区某复活型碎石土老滑坡为例,根据滑坡宏观位移迹象的发展过程,分析出受三峡水库二期135m库水位蓄水及长时间降雨影响,滑坡产生整体复活,滑坡整体处于缓慢蠕变~等速蠕变阶段,其中滑坡中前部滑体处于等速变形阶段、滑坡前缘具有加速变形的特征;在滑坡变形阶段的变化同时,滑坡稳定性也随之变化。滑坡复活与变形增加的机理为:高水位蓄水导致滑坡中前部地下水位大幅抬升,滑坡阻滑段岩土体有效应力减小、滑带土强度降低,滑坡阻滑能力降低,滑坡产生整体复活,地表宏观位移变形明显;受降雨影响,滑坡表层在长时间降雨条件出现暂态饱和区,加之滑坡中后部地下水位有一定的抬升,中后部滑体重度增加,下滑力增大,变形与位移加大,滑坡稳定性降低;滑坡变形影响因素为三峡水库高水位蓄水+降雨及其库水波动。(2)滑坡变形过程中的剪切应变、应力特征研究。利用滑坡的深部位移监测信息,建立了滑坡的位移场、应变场。通过对位移、应变场的分析表明滑坡剪切应变在滑坡滑带处较为集中,且滑坡前缘应变集中现象较中后部显著,具有推移式滑坡变形的特征,并且滑坡应变速率(单月应变增量)较大,滑带土已处于塑性变形或者破坏后阶段,滑带土强度为其残余强度;在塑性屈服阶段滑带土残余强度即为其所受的剪应力,其大小是不断变化的,剪切应力增量不但依赖于外界激励作用,还依赖于剪切应速率,且在每次卸载停止后,滑带土又会形成新的强度,滑带土所体现的是一种动态残余强度;而在破坏后阶段滑带土的强度特性需要进一步的试验研究。同时,通过对S1、S2、S3深部位移监测孔剪切应变与监测孔失效时间的对比分析,显示:S1、S2、S3监测孔失效时,监测的最大位移分别为100~300mm之间,最大剪应变为0.15~0.26之间,监测孔失效的原因为剪切应变过大,监测孔变形严重,导致位移监测仪器无法下放到监测孔底部,从而无法继续获得变形信息,影响其测量范围的主要因素为监测孔的应变值,而与所监测的位移量值无关。(3)不同剪切速率下的滑带土残余强度试验研究。通过一系列探索试验得出该类试验的关键控制技术与相关试验参数为:剪切速率的选取、含水量的控制、正应力选择,其中:剪切速率的选择对试验要获得的预期成果有很大的影响,当剪切速率过小时所得残余强度的变化特征并非剪切速率的改变所引起的:适宜的试验前含水量对不同剪切速率下滑带土残余强度特性研究具有重要保障,高含水量、高速剪切下,剪切过程中存在“漏水、挤土”现象;剪切正应力的大小对试验过程中的峰值强度有一定的影响。固结位移-时间曲线表明,对于不同预配含水量试样,剪切前固结曲线随着固结压力、固结时间的变化过程不一样,表现为含水量越大,固结位移速率衰减越慢,相同时间内固结位移量也越大,而剪切过程中的竖向位移变化与试样预配含水量、剪切速率有关。不同剪切速率下滑带土的残余强度试验表明,在试验剪切速率范围内,不同剪切速率下滑带土残余强度有一定的差别,总体趋势随剪切速率增加而增大。当含水量≥16%时,试验后剪切面不明显,试验过程中残余强度值较稳定;含水量为12%时,剪切面明显,残余强度呈上下震荡状态。(4)不同剪切速率下滑带土残余强度准则研究。不同剪切速率下滑带土的残余强度试验表明,在试验剪切速率范围内,随着剪切速率的增加,残余强度总体呈增大趋势。说明,滑带土抗剪切变形的能力具有一定的粘性性质,是具有弹性、塑性、粘性三种性质的介质,利用宾汉模型能够分析不同变形状态下滑带土的动态强度特征,该模型将滑带土残余强度分为粘性强度与弹塑性强度:粘性强度是滑带土粘性性质所体现出来的强度,其大小受控于滑带土变形速率,是一种动态强度;弹塑性强度是滑带土抵抗自身形状改变的能力,在滑带土整个变形阶段均产生抗力,其值受含水量影响较为显著,随着滑带土含水量的改变而变化,也是一种动态强度。按照粘塑性强度准则对不同剪切速率下滑带土残余强度的分析显示:滑带土残余强度与剪切速率呈显著的线性关系,试样结果符合宾汉模型的线性关系;随着正应力的增大,滑带土粘滞系数有所增加,表明滑带土粘性性质是有一定结构土体自身的物理特性,其大小与自身结构有关;在试验正应力为100~400kPa时,本次试样的滞系数取值在0.35~1.55kPa·mmin之间,当剪切速率小于0.1mm/min时,试验获得的滑带土残余强度改变量较为有限,表明现有土体常规剪切试验慢剪(剪切速率小于0.02mm/min)条件下的粘性强度值较小。
其他文献
牙齿是口腔的重要组成部分,在人体消化系统中起重要的作用,能够在复杂的口腔环境中服役数十年,并周而复始的进行着咀嚼、吞咽及各种表情等功能,离不开其最外层牙釉质优异的力
磁悬浮轴承由于具有一系列独特的性能,被称为是支承技术的一场革命。在磁悬浮系统中,传感器检测的转子位移信号是控制器对轴承进行主动控制的依据,是整个系统研究的重点和难
汶川地震后,整个震区滑坡、泥石流活动异常强烈。2010年8月14日,暴雨诱发位于汶川地震震中位置的映秀镇周边21条泥石流以及龙池镇周边的40条泥石流同时暴发。其中,造成巨大灾难
随着我国高铁网的不断扩大以及城市轨道交通线路的不断建设,列车的提速以及城轨列车的长时短距的频繁制动,都使得列车对制动能力要求提高。对于大部分采用了空气制动方式的列
2009年6月5日,重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山山体发生了大规模的崩滑,约500万方被结构面切割成“积木块”状的灰岩山体,沿缓倾页岩软弱夹层发生整体滑动。高速运动的滑体物质在堵
随着陆地矿产资源的日益枯竭,海洋矿床的开采已成为人类开发的重点,但由于受到海水渗透的直接威胁,使得矿床的开采难度加大。本文研究对象——三山岛金矿新立矿区,是我国首例进行
学位
现代电子工业的发展不断向电子产品提出更高的要求,各种产品朝轻薄短小的趋势发展。为适应产品需求,配合日益缩小的芯片面积,封装工艺不断强化微细封装能力,I/O引脚数的增加、焊
宜昌市点军区土城小学结合乡村中心学校特点,深挖劳动育人潜力,将劳动意识培养贯穿于日常学习,劳动技能培养贯穿于活动课程,劳动习惯养成融汇于日常生活,充分发挥了劳动教育
期刊
近年来,机械设备结构日趋复杂,对设备故障诊断技术的要求也越来越高。本文主要研究了小波神经网络的结构并将之应用到机械故障诊断领域,并以轴承为例验证了小波神经网络用于