贵州公路旁边坡滑带土抗剪强度特性研究

为了探究公路旁边坡滑带土的强度性质和法向变形性质的变化规律，以贵州山区公路为例，利用环剪仪研究了滑带土在不同含水率和不同法向应力下的抗剪强度特性.结果表明：不同含水率滑带土的峰值强度和残余强度与法向应力间具有良好的线性关系；法向应力越大，试样达到峰值强度所需要的剪切位移也会越大；含水率较高的条件下，滑带土从峰值强度下降到达残余强度期间内，剪应力有增加的趋势；随着含水率的增加，黏聚力呈现增大的趋势，内摩擦角在塑限附近达到峰值，之后逐渐减小.滑带土性质的研究可为公路旁滑坡识别与预防提供科学依据.     

含水率对滑带土强度参数的影响

滑带土是滑坡体的重要组成部分,滑带土的强度特征对于边坡稳定具有重要的控制作用。三峡库区的黄土坡滑坡因常年经受库水位变化与降雨的影响,滑带土的含水率总是处于不断变化的过程中,因而对其强度参数产生了较大的影响。针对这一问题,在三峡库区黄土坡临江二号滑坡上采集了滑带土样,对不同含水率下的滑带土进行了不排水快剪试验。试验结果显示:含水率的变化对滑带土的抗剪强度影响较为敏感;试验数据拟合发现,滑带土的黏聚力C及内摩擦角φ均随含水率增大近似呈线性减小,且φ值降低的线性规律更趋明显。      

滑带土粘土矿物定向性的x射线衍射及其对滑坡的作用

本文首先论述了粘土矿物颗粒定向排列测定的基本原理并提出粘土矿物定向性定量评价方法,然后根据实例—庙上北滑坡的滑带土粘土矿物的X射线衍射结果,进行定向性定量分析计算,得出滑带土粘土矿物颗粒的定向度为弱到中等定向,并以中等定向为主。因而在水的往返作用下,滑带土具一定的胀缩性及胀缩的不均匀性,再加上粘土矿物本身亦具有的胀缩性及胀缩的可逆性和循环性,故导致滑带土抗剪强度和结构强度不断降低,大大影响斜坡的稳定性。     

黄土-基岩滑坡滑带土特性及其演化过程

滑坡的演化过程伴随着滑带的形成,故滑带土的物理力学特性在一定程度上决定着滑坡的形成机理和活动趋势。选取延安丁家沟滑坡滑带土为研究对象,通过X射线衍射、电镜扫描、室内实验等手段,对其矿物成分、微观结构、物理特性和力学特性进行研究。结果表明:不同部位滑带土的性质差异明显,前缘滑带土的含水率、天然密度、干密度、黏土矿物、界限含水率以及粒径分布分维值均明显高于后部滑带土;前缘滑带土在任一法向应力作用下均表现为应变软化的剪切特性,而后缘滑带土在低法向应力水平下表现为弱应变软化,在高应力水平下表现为应变稳定。通过前后缘滑带土物理力学特性差异,总结出此类滑坡演化阶段为后缘剪切面形成→剪切面扩展→滑带贯通。      

小浪底库区庙上北滑坡滑带土粘土矿物定向性的X射线衍射研究及其对滑坡的作用

根据小浪底库区庙上北滑坡滑带土粘土矿物的X射线衍射结果，进行定向性定量分析计算，得出滑带土粘土矿物颗粒的定向度为弱到中等定向，并以中等定向为主。因而在水的往返作用下，滑带土具一定的胀缩性及胀缩的不均匀性，再加上粘土矿物本身亦具有的胀缩性及胀缩的可逆性和循环性，故导致滑带土抗剪强度和结构强度不断降低，大大影响斜坡的稳定性。     

反复冻融条件下黄土边坡稳定性分析

春季冻土融化导致黄土地区边坡冻融灾害频繁发生,因对其机理性研究的不足,目前对此尚不能进行量化分析和预测。本文首先对西安Q3原状黄土进行室内冻融试验,研究冻融作用对其剪切强度的影响;其次,基于室内试验数据,运用有限元强度折减法对黄土边坡冻融失稳特征进行数值计算分析。研究发现:黄土试样粘聚力随冻融次数增加呈指数衰减趋势;粘聚力随含水率增加表现出线性衰减特征且冻融后粘聚力与含水率的变化曲线近似重合;内摩擦角无明显规律性变化。黄土边坡安全系数随冻融次数增加亦呈指数衰减趋势,这与粘聚力随冻融次数的变化规律是一致的;安全系数随冻融深度和冻融区初始含水率增加显著减小且降低幅度逐渐增加;安全系数随坡度系数和放坡级数增加近似呈线性增加特征。黄土边坡冻融滑裂面与季节冻融深度线近似重合。     

伊通盆地岔路河断陷粘土矿物特征及其对储层物性的影响

粘土矿物的类型和含量对储层的物性有着较大的影响。伊通盆地岔路河断陷储层属于中低孔、低渗储层。据粘土矿物X射线衍射分析,结合电镜扫描等资料分析研究,得出了储层的孔隙度、渗透率随粘土矿物的含量、成分、产状的变化关系。研究表明,粘土矿物的绝对含量与孔隙度和渗透率呈现负相关性,且其对渗透率的影响明显要比对孔隙度的影响大。随着伊利石含量的增加,砂岩的渗透率有减小的趋势;而随着高岭石含量的增加,砂岩的渗透率有增大的趋势,孔隙度随粘土矿物相对含量的变化不显著。     

干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究

库区水位周期性波动,巨大的水位变幅使库岸滑坡滑带土处于干湿循环变化之中,而干湿循环作用影响土体的强度特性。基于此,以三峡库区某典型库岸滑坡滑带土体作为研究对象,对经历不同干湿循环次数的土样进行环剪试验、扫描电子显微镜（SEM）试验和核磁共振（NMR）试验,分析干湿循环作用下滑带土强度特性和微观结构变化规律,并初步探讨干湿循环对滑带土强度影响的微观机制。试验结果表明：干湿循环作用下,滑带土残余强度的劣化特性十分明显,且前3次干湿循环导致土体强度衰减幅度较大,之后衰减趋势减弱,土体强度逐渐趋于稳定,同时,黏聚力的劣化效应大于内摩擦角;随干湿循环次数的增加,以叠聚状、凝块状为主的团粒逐渐分散、解体,颗粒间连接由面?面接触逐渐向面?边、面?角接触演化,表现为土体内孔隙数量增多,土颗粒形态变化,粒间距离增加,微小孔隙逐渐向大孔隙演变;干湿循环作用下,滑带土内亲水性黏土矿物吸水膨胀、失水收缩而引发土颗粒、孔隙及胶结物等微结构变化是导致滑带土残余强度劣化的内在原因。     

长期静水浸泡对三峡库区滑带土物理-化学-力学性质的影响

三峡水库蓄水使得库岸大量土体长期处于浸泡状态,导致土体软化从而诱发滑坡失稳。为研究长期浸泡对滑坡土体物理-化学-力学性质的影响,以马家沟滑坡原状滑带土为对象开展了浸泡软化试验,通过比较不同浸泡时间滑带土的粒度分布、界限含水率、化学与矿物成分、剪切特性等特征,探讨了滑带土浸泡软化机理。研究结果表明:浸泡过程中滑带土中Ca~(2+)、Mg~(2+)等离子流失较多,但矿物成分无变化;浸泡后滑带土出现阶段性粒度细化现象,液塑限和塑性指数均随黏粒含量增加而增大;随着浸泡时间增加,滑带土应力应变关系在低法向应力下由强软化型变为弱软化型,在高法向应力下由软化型变为硬化型;滑带土抗剪强度参数随着浸泡时间增加呈指数形式降低,黏聚力c降低程度大于内摩擦角φ。研究成果可以为水库滑坡稳定性评价提供理论依据。     

滑带土的研究进展

滑带土是滑坡的重要组成部分,与滑坡的发展演化和稳定性密切相关.开展滑带土的研究是滑坡工程地质研究的基础内容,并已逐渐成为该领域的研究热点.目前有关滑带土的研究成果主要集中在滑带土物理力学性质方面,而针对滑带土强度的控制因素和机理研究还比较欠缺.在简要总结了滑带的识别、滑带土分类和强度特性等研究现状的基础上,着重从滑带土微观结构、矿物成分、地球化学特征和形成机理等,及其对滑带土强度特性的影响进行了综述与分析.研究结果认为:除了滑带的识别、滑带土的分类及其强度特征的研究需要进一步加强外,应不断拓宽滑带土的研究领域,深化对滑带土强度本质因素认识;应重视滑带土微观结构在不同条件下的变化规律、粘土矿物成分、元素地球化学特征、微生物、水一岩(土)相互作用、渗透性以及水化学等综合作用对滑带土强度影响的研究;从发展演化的活动论观点系统研究滑带土的形成过程,探索滑带土中所蕴含的滑坡发展演化与环境变化的信息.     

潮白河顺义段再生水补给区包气带理化参数相关性分析

土壤阳离子交换容量(CEC)、总有机碳(TOC)、粘土矿物总量和粘粒含量是影响再生水入渗过程中污染物在包气带及地下水含水层介质中迁移转化的四项重要指标,是反映包气带对污染物吸附性及生物作用的主要参数。本文选取北京市潮白河顺义段再生水补给区包气带作为对象,对CEC、TOC、粘土矿物总量及粘粒含量4项指标进行了两两相关性分析及函数拟合。结果表明,上述四项指标的大小均与埋深无关,只与介质本身特性有关,且两两之间存在着显著的相关性,相关系数均大于0.8。     

降雨入渗非饱和黏土边坡稳定性的极限平衡条分法研究

考虑非饱和黏土边坡的基质吸力和渗流力,根据水位线位于滑面上、下的临界平衡状态,分别建立了滑体条块极限平衡状态下力和力矩平衡式,获得了降雨条件下非饱和黏土边坡稳定性的极限平衡条分法计算式。通过试验、参量变换以及作用力的位置关系可以确定相关参量,并采用数值计算求解临界平衡状态下滑体条块的相互作用力系数和非饱和边坡安全系数。案例结果表明：考虑渗流力时的非饱和黏土边坡安全系数比不考虑渗流力的安全系数降低约13.8%,且考虑渗流力作用的条间力作用系数变化率明显大于不考虑渗流力的结果;当降雨强度超过一定值时,坡面径流很快形成,边坡出现不稳定的时间基本相同。     

张士灌区土壤中多环芳香烃菲(PHEs)的垂向分布与迁移

通过对典型环境功能区张士灌区包气带剖面样品和含水层样品的分析检测,比较和总结了菲的垂向分布特征,研究了总有机碳、粘粒含量、土壤含水率对菲垂向分布与迁移的影响规律和机理。对具有代表性采样点的研究表明,菲总含量在剖面中的变化趋势总体上随剖面的加深而降低,以犁底层为界,表层土壤(5~20 cm)菲含量随剖面深度变化平缓。同时分别对菲含量与总有机碳、土壤粘粒含量、土壤含水率进行二元相关分析,计算出的Pearson系数表明:土壤中总有机碳、土壤粘粒含量是影响菲垂向迁移的重要因素,而土壤含水率对菲垂向分布影响不大。同时利用SPSS的因子分析法进一步确定总有机碳是制约菲垂向运移的主要因素。     

含水量对黄土边坡稳定性的影响

为了研究含水量变化对黄土边坡稳定性的影响,首先对兰州某黄土边坡的黄土试样进行了不同含水量下的直剪试验。试验结果表明,随着含水量的增加,黄土的抗剪强度以幂函数形式减小。但含水量对内摩擦角的影响更显著。因为黄土的粘聚力较小,其变化对抗剪强度的影响相对较小。其次,应用直剪试验结果对四个简单边坡模型进行了黄土边坡稳定性系数随含水量变化的分析。分析表明:随着含水量的增加,黄土边坡的稳定性系数以幂函数形式逐渐降低,当含水量较高时逐渐趋缓。实际上,边坡稳定性系数随含水量变化规律与抗剪强度随含水量变化规律相似。相同坡度时,边坡的高度对稳定性系数有不太大的影响,特别当黄土边坡含水量达到9%以上时,坡高对边坡稳定性系数的影响可以忽略。     

Adams和Couch法古盐度恢复结果的可靠性检验——以青海湖布哈河口区沉积物为例

Adams公式和Couch公式是利用沉积物中硼元素浓度对沉积水体古盐度进行定量恢复的常用方法,但由于两种方法的恢复结果经常存在较大差异,古盐度的计算结果常难以让人信服。为了验证Adams公式和Couch公式的可靠性,本次研究采集了青海湖布哈河口区不同沉积环境的表层沉积物和底层水体样品,处理后分别分析了沉积物中硼元素浓度、总有机碳（TOC）含量及矿物组成,同时对水体盐度及其硼浓度进行了测量,结果表明:湖泊水体中硼浓度与盐度存在极好的线性正相关性,但沉积物中硼元素的浓度与沉积水体中硼的浓度并无直接联系。根据沉积物中硼的浓度及黏土矿物含量和组成,分别采用Adams公式和Couch公式对水体盐度进行计算,盐度计算值均远高于水体盐度实测值,其中Adams公式的计算结果与实测值差别最大,盐度计算值与沉积物中硼含量呈正相关关系。沉积物中的硼元素主要由继承自母岩的硼、黏土矿物吸附硼和有机质中富集的硼三部分组成,只有黏土矿物中的吸附硼能够反映水体盐度。青海湖布哈河口区沉积物富含有机质,有机质对硼强烈的富集作用是导致Adams公式和Couch公式盐度恢复结果失效的重要原因,同时不同类型黏土矿物对硼吸附能力的差异也对恢复结果有重要影响:黏土矿物在盐水中的浸泡试验表明蒙脱石对硼的吸附能力最强,次为伊利石,高岭石吸附能力最差,推翻了Couch关于伊利石对硼吸附能力最强的认识。原Adams公式和Couch公式仅没有考虑有机质对硼的影响,对不同类型黏土矿物吸附能力的认识有误,不适合陆相沉积物沉积水体古盐度的恢复。沉积物黏土矿物中吸附硼浓度仍是反映沉积水体盐度的可靠指标,古盐度的恢复首先必须消除沉积物中有机质对硼的影响,然后根据一系列的浸泡试验确定不同类型黏土矿物对硼的吸附系数,并建立新的计算公式。     

全风化花岗岩孔径分布-颗粒组成-矿物成分变化特征及指标相关性分析

孔径分布、颗粒组成和矿物成分是全风化花岗岩微观和结构特征的3个主要方面,也是决定其工程地质性质的关键因素。理论研究和实际工程中,常用大、中小和微孔隙、角砾、砂粒和粉粘粒、三大矿物（石英、长石和粘土矿物）含量等指标表征这3方面的特征。3方面指标在一定范围上变化幅度多大？数值间相关性及作为土结构模型组份因子,它们相对权重多大？通过对香港九龙两处边坡51件全风化花岗岩试样压汞测试、颗粒分析和X射线衍射（XRD）等微观结构特征分析,结果表明：两处边坡粗粒和细粒结构全风化花岗岩有明显区别,前者主要属于砾石土和砂砾土,部分为含砾土,大孔隙多,石英和粘土矿物多,而后者部分属含砾土,部分为细砂土和亚砂土,微孔隙多,长石多;两者长石和粘土矿物含量变化正好相反。借助于多因素关系矩阵法,对3方面共9个指标作相关分析发现,相关性较好的指标是：角砾和砂粒 (0.948);大孔隙和微孔隙(0.846);石英和长石(0.827);长石和粘土矿物 (0.747)。从土结构因子角度考虑,权重从大到小指标是：微孔隙、长石、粘土矿物、砂粒、角砾、大孔隙、中小孔隙、粉粘粒和石英。其分析结果可为该类土微观结构特征细化及分类提供依据,为其微结构力学研究提供基础材料。     

考虑含水率影响的压实黄土路堤稳定性研究

压实黄土路堤是主要的路基型式之一,由降雨引起的压实黄土含水率增大导致的高填方路堤边坡失稳时有发生。通过对山－平（山阴至平鲁）高速公路黄土路堤填料进行室内击实试验和三轴压缩试验,分析了填土含水率对填土密度、干密度及填土抗剪强度的影响。结果表明,含水率对黄土填料密度和干密度的影响都较大;随着含水率的变化,填土黏聚力和内摩擦角呈现一增一减的变化规律。根据试验结果,采用FLAC3D建立现场试验段加筋路堤数值模型,基于强度折减法分析4种加筋工况下含水率对黄土填土路堤稳定性的影响表明,随着填土含水率的增大,路堤安全系数不断减小,路堤稳定性降低;路堤安全系数随土工格栅铺设层数的增加而增大,在路堤中铺设土工格栅能够提高路堤整体性,很好地防止路堤失稳。     

考虑前期降雨过程的边坡稳定性分析

基于三峡库区实测降雨资料,研究了不同初始条件对不同土体边坡稳定性影响,建议了能够反映边坡含水状态的初始条件选取方法。在此基础上,采用非饱和渗流分析方法研究了前期降雨对不同土体边坡稳定性影响,以典型的砂土和黏土边坡为例初步探索了前期降雨对边坡稳定性影响规律。结果表明：初始条件对不同土体边坡稳定性影响不同;建议将多年平均降雨量对应的稳态渗流场作为初始条件进行非饱和渗流分析。边坡土体渗透系数越低,边坡稳定性受前期降雨的影响越大、影响时间也越长。砂土和黏土边坡稳定性分析时建议至少考虑15 d以上的前期降雨,对于砂土边坡还应根据这15 d前面5 d的降雨情况确定是否需要增加计算天数。短历时高强度前期降雨对砂土边坡稳定性影响更大,而长历时低强度前期降雨对黏土边坡稳定性影响更大。累积前期降雨量可以作为判断边坡最小安全系数出现时刻的依据。砂土边坡出现最小安全系数时刻与10 d累积前期降雨量最大的时刻较为吻合,而黏土边坡则与15 d累积前期降雨量最大的时刻较为吻合。     

融雪入渗条件下边坡渗流计算及稳定性分析

本文利用饱和非饱和渗流有限元方法,参考积雪厚度、温度变化与融雪入渗关系统计资料,对积雪深度、气温变化以及坡度等不同条件进行了边坡融雪入渗渗流计算及稳定性分析。本文条件下计算结果表明:同一坡度下融雪入渗系数和坡面一定范围内的含水量及压力水头随积雪深度增加而增加,积雪深度达1.0m时,融雪入渗垂直影响范围为30.0m,边坡暂态饱和水位升高13m;相同积雪深度条件下,坡度越大,融雪入渗系数越小,坡内压力水头及含水量变化越小,30°边坡融雪入渗垂直影响范围最大为30.0m;同一积雪深度和坡度下,融雪入渗系数及坡面附近压力水头均与气温变化幅度呈正相关关系。根据极限平衡计算,边坡的稳定系数随着融雪过程的持续而降低,积雪深度、边坡坡度或温度变化越大,安全系数降低幅度越大;其中,坡度因子对边坡安全系数的影响最为显著,60°边坡受融雪影响安全系数降幅达9.7%。     

Modeling uncertainty in stability analysis for design of embankment dams on difficult foundations

A probabilistic 3-D slope stability analysis model (PTDSSAM) is developed to evaluate the stability of embankment dams and their foundations under conditions of staged construction taking into consideration uncertainty, spatial variabilities and correlations of shear strength parameters, as well as the uncertainties in pore water pressure. The model has the following capabilities: (1) conducting undrained shear strength analysis (USA) and effective stress analysis (ESA) slope stability analysis of staged construction, (2) incorporation of field monitored data of pore water pressure, and (3) incorporation of increase of undrained shear strength with depth, effective stress, and pore water pressure dissipation. The PTDSSAM model is incorporated in a computer program that can analyze slopes located in multilayered deposits, considering the total slope width.

The main outputs of the program are the geometric parameters of the most critical sliding surface (i.e., center of rotation/radius of rotation and critical width of failure), mean 2-D safety factor, mean 3-D safety factor, squared coefficient of variation of resisting moment, and the probability of slope failure. The program is applied to a case study, Karameh dam in Jordan. Monitored data of induced pore water pressure in the dam embankment and soft foundation were gathered during dam construction.

The stability of Karameh dam embankment and foundation was evaluated during staged construction using deterministic and probabilistic analysis. Foundation stability was evaluated based on the monitored data of pore water pressure.

The study showed that the mean values of the corrective factors which account for the discrepancies between the in situ and laboratory-measured values of soil properties and for the modeling errors have significant influence on the 2-D safety factor, 3-D safety factor, slope probability of failure, and on the expected failure width.

The degree of spatial correlation associated with shear strength parameters within a soil deposit also influences the probability of slope failure and the expected failure width. This correlation is quantified by scale of fluctuation. It is found that a larger scale of fluctuation gives an increase in the probability of slope failure and a reduction in the critical failure width.