黄土坡滑坡滑带土非饱和力学特性试验研究

以三峡库区黄土坡滑坡临江I号崩滑体的滑带土为研究对象,研究基质吸力对非饱和滑带土的强度与变形等力学性质的影响。利用GDS非饱和反压直剪仪对滑带土进行了不同净法向应力和基质吸力组合下的直剪试验。试验结果表明:相同的基质吸力作用下,滑带土抗剪强度随着净法向应力的增大而增大。当滑带土试样中基质吸力较小时(50kPa),试样剪切过程中的应力-应变曲线,随着净法向应力的增大表现为应变硬化型。之后随着基质吸力的增加,当吸力大于净法向应力时,剪切应力-应变曲线表现为较明显的达到峰值后软化。反之,应力-应变曲线表现为应变硬化型。相同净法向应力下,抗剪强度随着吸力的增大而增大,剪切应力-应变曲线由低法向应力下的达到峰值后软化向高法向应力下的应变硬化转变。剪切过程的轴向位移表现为:当吸力大于净法向应力时,表现为剪胀; 反之,表现为剪缩。滑带土固结排水剪切条件下得到的黏聚力随着基质吸力呈线性增长关系。得到了滑带土的吸力摩擦角b为13.7,有效内摩擦角有较小增长,平均有效内摩擦角15.9。     

不同环剪方式下滑带土残余强度试验研究

以三峡库区黄土坡滑坡滑带土为研究对象,利用环剪仪研究了黄土坡滑坡滑带土在单级剪、预剪以及多级剪3种环剪方式下的残余强度特征。试验结果表明：不同环剪试验下剪切带的形成与剪切位移相关;残余强度随有效法向应力的增大而增大,对于已经存在剪切带的滑带土,环剪时能很快达到残余强度状态;滑带土环剪轴向压缩分初始剪胀、颗粒运移压密和稳定压密3个阶段,且每个阶段剪应力变化趋势不同;预剪试验和多级剪切试验得到的残余强度偏大,应该首选单级剪切试验测试滑带土残余强度指标。     

四川茂县周场坪深层滑坡滑带土环剪试验强度研究

位于四川省茂县岷江左岸的周场坪滑坡为一大型深层蠕滑型古滑坡,其曾于1982年发生大规模快速复活并堰塞岷江。根据现场地质调查和工程地质钻探资料分析,该滑坡目前正处于深层蠕滑变形中,且降雨对滑坡变形速率具有重要影响。滑坡滑动速率和含水率对滑带土的力学强度特性,以及滑坡的变形和进一步破坏具有极大影响,为研究含水率和滑坡滑动速率对周场坪滑坡滑带土力学强度的影响,本文在滑带土基本物性测试分析基础上,开展了不同含水率(8%、15%和25%)和不同剪切速率(0.1 mm·min-1、5 mm·min-1和100 mm·min-1)的滑带土环剪试验。试验结果表明:在长距离剪切条件下,滑带土的抗剪强度随着含水率的增加而降低,且高含水率条件下强度降低幅度更大;随着剪切速率的增加,试样应变软化现象更加明显,其峰值强度和残余强度一般先增大后减小;由峰值强度和残余强度线性拟合的强度参数内摩擦角随剪切速率的增加则先增大后减小。研究认为在强降雨条件下,高含水率的条件使滑带土抗剪强度显著降低,易导致周场坪滑坡蠕滑加速,加快的滑动速率会再次降低滑带土的抗剪强度,从而导致滑坡发生周期性蠕滑,并可能再次发生整体复活堵塞岷江。     

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.     

基于动态残余强度的不同含水率条件下滑坡稳定性研究

长时降雨会引起斜坡发生累进性破坏,在此过程中,滑带土将随含水率的变化达到不同含水状态下的残余强度。传统应变软化模型不能准确表达这一变化过程中滑带土残余强度的动态特征, 而引入动态残余强度的应变软化模型能更加真实地模拟含水率变化时滑坡稳定性的发展。基于此,文章对四川中江县垮梁子滑坡开展了野外调查工作,通过现场竖井获取滑带土,采用环剪试验研究了滑带土力学参数与含水率的关系,在此基础上建立了基于动态残余强度的应变软化模型,模拟了垮梁子滑坡在滑带土处于不同含水率阶段的发展情况。结果表明:含水率的增加使得滑带土抗剪性能显著衰减,峰值及残余抗剪强度呈近乎线性降低,残余强度参数则表现出三次函数型衰减特征。应用基于残余强度参数衰减规律建立的应变软化模型模拟了垮梁子滑坡的变形破坏过程,结果表明在滑带土含水率低于20%时,斜坡仅在前缘局部产生塑性区;当含水率达到22%时,斜坡中上部开始产生塑性区及未贯通滑动面;当含水率达到24%时,塑性区趋于贯通,滑坡进入加速变形状态,并于坡表产生张拉裂缝;当含水率达到26%时,滑坡处于失稳状态,坡表张拉塑性区及破坏面的发展与滑坡现状破坏特征高度吻合。该成果可为相关滑坡的稳定性研究提供一定的理论依据。     

缓慢复活型滑坡滑带土的蠕变性质与特征强度试验研究

锁儿头滑坡是甘肃省舟曲县城附近、体积约72.85×106 m3的一个巨型老滑坡。20世纪70年代末滑坡开始复活,至今一直处于缓慢活动之中,显示滑坡活动具有典型的蠕动特点。滑带力学特性是控制滑坡活动机制的关键因素之一,为了弄清该滑坡滑带物质的蠕变性质以及控制滑坡活动的强度指标,通过滑带土残余状态下的直剪蠕变试验,研究了滑坡滑带土的蠕变特性,比较了滑带长期强度和残余强度的关系。研究发现,滑带土蠕变特性与应力状态相关,滑带进入加速蠕变的临界剪应力和剪切速率均与正应力线性正相关。该滑坡应力状态指示其已具备进入加速蠕变的条件。残余状态下该滑坡滑带土的长期与残余强度基本等价,前者略大于后者,且增大量值与正应力有负相关关系。     

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。      

黄土-泥岩接触面滑坡滑带土力学特征研究

滑带土是滑坡形成过程中形成的一层结构性较差的土体,是滑坡的重要组成部分。其物理力学性质、微观结构与滑坡的形成以及后期运动特征密切相关。黄土-泥岩接触面滑坡是按照滑坡地质成因划分的一种上层黄土、下层泥岩的具有“双层异质”结构的滑坡。此类滑坡由于在滑动中具有缓动低速的特点,往往早期不易被发现,发现时已造成了严重的危害。采用GDS三轴仪对天水地区花南村滑坡、半山村滑坡和咀头村滑坡三个黄土-泥岩接触面滑坡的滑带土力学性质进行研究,结合滑带土微观结构特征,分析黄土-泥岩接触面滑坡滑带土的力学变化特征及其变形内在机理。研究发现：滑带土中大量存在被黏土颗粒包裹的大颗粒,这些大颗粒在滑带土变形过程中经历错位、滑移等过程后,大颗粒进一步滑移受到黏土质限制,导致黄土-泥岩接触面滑坡滑带土在宏观上表现出应变硬化的典型特征。此外,剪切中孔隙水压力无法及时消散也是此类滑坡变形的重要特征之一。应变硬化造成滑带土在滑动中强度未出现残余值而导致滑坡处于持续运动中,能量的释放方式属于缓慢释放型。因此该类滑坡滑动具有缓动低速的特性。     

含水率和离子浓度对滑带土抗剪强度的影响

滑坡地下水环境的变化对滑带土的强度和变形参数有着极大的影响,并影响滑坡的稳定性。三峡库区受到库水位升降及降雨入渗的影响,使得发育于该地区滑坡的滑带土含水率及离子浓度一直处于不断的变化中。以重庆万州区兴福寺滑坡为例,针对滑带土重塑样,采用X射线衍射分析了其矿物成分,然后进行了不同含水率下固结排水直剪试验、不同SO_4~(2-)离子浓度下滑带土的固结排水慢剪试验以及不同SO_4~(2-)离子浓度下滑带土直剪反复剪切试验。试验结果表明:滑带土成分以黏土矿物、石英、钠长石等为主,其中黏土矿物以伊蒙混层、伊利石为主;含水率对滑带土抗剪强度指标的影响较为明显,具体为黏聚力随含水率的增大而增大,内摩擦角随含水率的增大而减小;SO_4~(2-)离子浓度对滑带土抗剪强度指标的影响也较为显著,随着SO_4~(2-)离子浓度的增大,黏聚力与内摩擦角均减小;滑带土经过反复剪切后,残余强度、黏聚力和内摩擦角均随着SO_4~(2-)离子浓度的增大而减小。     

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。     

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。      

蒋家沟砾石土不同粗粒含量直剪强度特征

蒋家沟流域内大量泥石流由滑坡引发,滑坡转化为泥石流的3个过程中,首先是在斜坡体内大范围剪切破坏。在其物源区与沉积区内分布大量砾石土,其强度特征对于蒋家沟泥石流的起动机制具有重要意义。由于砾石土颗粒粗大,粗细粒配比和试验尺寸对强度特征有一定的影响。为此在室内现场两用大型直剪仪下进行蒋家沟砾石土不同粗粒含量下的直剪强度试验,结果表明：在干密度为2.0 g/cm3、含水率为7 %时,砾石土除在粗粒含量为74.31 %的低垂直压力（50,100 kPa）时剪应力-水平位移关系有峰值外,其余土样没有明显峰值;同一粗粒含量试样在水平剪切应变值为0.02时的剪切模量 随垂直压力增加而增大;在相同垂直压力下, 随粗粒含量增加而增大,且在较低垂直压力下的 随粗粒含量增长更为显著。内摩擦角值随粗粒含量增加而增大;黏聚力在粗粒含量为48.7 %时最小。粗粒含量小于 48.7 %时,试样黏聚力值随粗粒含量增大而减小;当粗粒含量大于48.7 %时,黏聚力随粗粒含量增加而显著增大。     

青藏高原东北缘新近系盆地内旋转-平推式滑坡聚集规律与机理研究

旋转平推式滑坡在青藏高原东北缘地区集中分布,论文系统梳理了该类滑坡的分布特征、几何应变模型,结合室外调查、试验与数值模拟计算,探讨了近水平滑动带变形的动力机制。研究表明：（1）旋转平推滑坡集中分布于东北缘上新世泥岩盆地内,其活动强度受到青藏高原隆升过程的影响,自高原腹地至边缘盆地,滑体体积逐步减小。巨大型滑坡群集中于黄河水系上游地区;大、中型型滑坡群分别集中于下游地区;（2）旋转平推滑坡均由高黏粒含量、超固结上新世泥岩组成,河流的侵蚀是近水平剪切应力形成的控制性因素。在水平应力作用下,超固结泥岩趋向与膨胀,表现出剪胀、渐进性破坏。薄层剪切带呈现韧、脆性变形,区域内随机排列的黏土颗粒的逐步定向,表现出低于10o的内摩擦角。（3）滑动带的蠕变、裂隙扩展与地下水的增湿加速材料的流变,滑面选择粘粒含量高、碳酸钙的含量低的软弱层扩展。滑带内粘土矿物蠕变、呈粘滞性流动,导致宏观变形逐步积累,并逐步出现剪切面、裂纹的扩展,是滑坡变形的动力因素之一。     

滑带土蠕变过程及微观结构演化分析

滑带土的蠕变过程与微观结构密切相关,前人对滑带土的蠕变性质及微观结构做了大量研究,但对土体在蠕变过程中因时间效应发生的微观结构变化研究较少。本文选取延安二庄科北区滑坡滑带土为研究对象,采用直剪蠕变试验研究了滑带土的蠕变特性,用环境扫描电子显微镜对蠕变过程中不同阶段的土样进行SEM图像扫描,并对其微观结构孔隙特征进行定量分析。结果表明:滑带土样在400 kPa正应力荷载下具有明显蠕变特性,每一级剪应力加载均出现衰减蠕变和稳态蠕变阶段;当剪应力值达到255 kPa后,试样发生蠕变破坏,且滑带土样在蠕变过程中由于时间效应发生了塑性破坏。在每一级加载后,土样剪应变率均逐渐减小并最终趋于稳定;在各级剪应力加载后的衰减蠕变阶段,随着加载剪应力的增大,剪应变率也增大;蠕变过程中,土样的孔隙数逐渐减少,土颗粒重新定位排列,孔隙定向性增强,趋向于长条形的孔隙越来越多,孔隙轮廓越来越光滑,但圆形度越来越差。随着蠕变破坏的发生,在蠕变过程中形成的结构被迅速破坏,孔隙定向性减弱,数目急剧增加。     

黄土滑坡滑带土剪切蠕变特性试验研究

滑带土蠕变特性对渐变型边坡时效变形起控制性作用。本文以黄土滑坡滑带土为研究对象,以含水率14%、18%、22%和26%作为控制条件,开展剪切蠕变试验,分析不同含水状态下黄土的应变特征、蠕变速率和长期强度变化规律。研究表明：滑带土在水作用下蠕变现象明显,包含衰减、稳定和加速蠕变阶段,与渐变型滑坡三阶段演化过程相对应;含水状态的增强对黄土蠕变变形和速率的增长起一定的促进作用,含水率的升高可能会使黄土更容易发生蠕变破坏行为;滑带土在四种含水率下的长期强度分别为96.37 kPa、78.04 kPa、65.38 kPa和41.29 kPa,长期强度随含水作用的增强而递减。该研究可为渐变型黄土滑坡长期变形及时变稳定性研究提供参考。     

低速缓动滑坡滑带土剪切蠕变特性

滑带土的蠕变特性对低速缓动滑坡的形成演化过程起着控制性作用。本文选取典型的低速缓动滑坡—二庄科北区滑坡的滑带土为研究对象,在不同正应力水平作用下,通过对该滑带土的饱和试样进行直剪蠕变试验,研究了它的剪切蠕变特性。结果表明:该滑带土具有明显的蠕变特性,均包括瞬时变形、衰减蠕变和稳态蠕变3个阶段;随着剪切荷载的增大,衰减蠕变阶段及瞬时变形阶段的变形量均增大,衰减蠕变持续时间更长;其等时应力—应变曲线呈现出非线性特征,且曲线具有明显拐点;在长期荷载作用下出现强度损失,且正应力越大,强度损失越大;随着时间增大,衰减蠕变阶段的剪应变率越来越小,且剪应力越大,剪应变率越大;在蠕变破坏前的阶段,剪应变率随正应力增大而减小,即滑坡埋深越深,滑速越慢。     

基于环剪试验的湟水河流域大型泥岩滑坡滑带剪切特征初探

大型泥岩滑坡是青海湟水河流域最主要的地质灾害类型之一。为了揭示此类滑坡运动过程中的滑带土动态剪切特征,本文以湟水河流域两处典型泥岩滑坡滑带土为例,首先通过基本物理性质测试,判定该泥岩滑带土具有中膨胀性;然后利用环剪试验方法,得到了不同含水率的滑带土在不同剪切速率的环剪作用下的剪切特征曲线。结果显示:剪切过程表现出明显的应变软化特性,试样从峰值应力到残余应力有快速明显的应力降（降幅多介于30%~40%之间）;试样的剪切速率和含水率与剪切强度呈反相关关系,残余应力对上述因素的响应小于峰值应力;剪切速率（含水率）变化条件相同时,含水率（剪切速率）越大,剪切应力和剪切强度的变化越大。上述结论为湟水河流域大型泥岩滑坡的成因机理分析和稳定性研究提供了参考。     

Residual strength of slip zone soils

Slip zones of ancient landslides are commonly composed of fine-grained soils with amount of coarse-grained particle. Residual strength of slip zone soil is an important parameter for evaluating reactivation potential and understanding progressive failure mechanism. In this study, the residual strength is examined by in situ direct shear tests, improved laboratory reversal shear box test, precut specimen triaxial shear test and ring shear test. Some residual shear behaviors are recognized. Field residual strength is the average operational resistance along the sliding surface not an ideal drained strength, which is less than peak and greater than residual strength measured in laboratory. Stress–displacement curves obtained from in situ shear and laboratory reversal direct shear demonstrate strain-hardening which have no significant peak, but the shear stress is decreased gradually with increasing displacement. Residual friction coefficient depends on the normal stress, and this dependence is relevant to the interaction of rolling and sliding of particles. Residual friction angle is closely related to coarse fraction and dry density, appearing a linear increase with increasing coarse fraction and a form of polynomial function with increasing dry density. The influence of shearing rate on residual strength can be negligible.