黄土完全软化强度与残余强度的对比试验研究

为了解决复活蠕滑型黄土滑坡强度参数的取值问题,开展完全软化强度与残余强度的对比试验研究。以山西地区典型黄土为研究对象,采用预压固结法制备饱和重塑试样,并进行反复直剪强度试验获取完全软化强度和残余强度参数。试验结果表明：黄土的完全软化强度以黏聚力为零、颗粒未发生定向排列为主要特征。完全软化强度与二次固结应力和黏粒含量有关。试样在二次固结应力小于300kPa时的应力-应变曲线呈应变软化型,完全软化强度大于残余强度,黏粒含量高的试样应变软化更显著; 试样在二次固结应力大于等于300kPa时的应力应变曲线呈理想塑性型,完全软化强度近似等于残余强度。完全软化内摩擦角与残余内摩擦角的差值和预压固结应力、二次固结应力及黏粒含量有关。完全软化内摩擦角与残余内摩擦角的差值随二次固结应力的增大而减小,最终趋于0。当预压固结应力小于300kPa时,内摩擦角差值及黏粒含量对内摩擦角差值的影响随着预压固结应力的减小呈乘幂性增大; 当预压固结应力大于等于300kPa时,完全软化强度近似等于残余强度,可用完全软化强度近似代替残余强度。研究结论为复活蠕滑型黄土滑坡稳定性分析时强度参数的取值提供了一定的参考。     

条形荷载下不排水土坡破坏模式判定及极限承载力估算

为了确定边坡放置地基的极限承载力,采用弹-理想塑性有限元,分析了不排水土坡(u=0)的坡肩上放置条形基础的地基极限承载力。结果表明,不排水土坡地基极限承载力仍可沿用Terzaghi水平地基极限承载力计算公式qu=cuNc。不考虑重度条件下,土坡地基的破坏模式类似于水平地基破坏模式,承载力系数Nc与极限分析法计算的结果一致;考虑重度条件下,可用土坡实际状态的Taylor数与其极限状态的Taylor数的差值N作为判别指标,当该值较小时将发生边坡破坏模式,较大时发生地基破坏模式,找出了两种破坏模式的N分界点,确定了Nc与N的关系,建立起坡肩作用条形荷载下不排水土坡极限承载力计算公式。     

西安地铁五号线湿陷性黄土浸水特性研究

黄土的大孔隙结构使其在浸水后易发生破坏产生湿陷,从而对工程的安全性造成影响。本文以西安地铁五号线区内的湿陷性黄土为研究对象,通过现场浸水试验对其浸水特性开展研究。试验场地布设了直径为23.0m的渗水试坑,注水历时39d,停水后观测15d。试验结果表明：①随着浸水时间增长,坑内和坑外各水分计读数依次变化,浸水前期变化速率较快,后期趋于平稳,停水后逐渐降低;土体垂直渗透速率明显优于水平渗透速率。②地基土在浸水后的影响范围形状类似一个倒置的漏斗,在古土壤处略微向外突出;浸润区与饱和区的影响范围随深度的增加而逐渐增大,饱和范围总体小于浸润范围。③地表沉降总体上以中心Z0标点为中心大致呈对称发展,自重湿陷量随着距试坑中心点Z0距离增加呈减小趋势,组合测线沉降剖面呈不规则的U字形;各浅标点沉降速率呈现小大小稳定的特点。④湿陷量发展过程与水分扩散过程较为吻合,大致呈现4个阶段：湿陷迟滞段,湿陷突变段,湿陷缓和段,湿陷平稳段。本文的研究成果可为西安地铁五号线及区域内其他相关工程建设的开展提供技术支持和参考。     

泾阳黄土饱和有效抗剪强度参数研究

饱和有效抗剪强度参数（c'、'）是非饱和土抗剪强度建立的基础参数。为了研究黄土的c'、'以及与地层沉积年代T之间的关系,取陕西泾阳黄土L1、S1、L5和L9的原状样,采用常规三轴仪,固结不排水（CU）试验获得有效抗剪强度参数c'和'。建立了泾阳黄土c'随沉积年代之间的经验估计模型。     

非饱和黄土基质吸力与结构屈服压力的关系研究

为了探讨结构屈服压力（k）与基质吸力（）的关系,取泾阳S1和L5原状黄土,配制从干燥至饱和的8个梯度含水率,采用高压固结试验测得不同含水率下的k,采用滤纸法测得增湿土-水特征曲线（SWCC）。结果表明随着黄土基质吸力的增高,S1、L5的k呈S型变化,当基质吸力小于进气值a,k在S型的低处平缓部分;当基质吸力大于残余值r时,k在S型的高处平缓部分;基质吸力在两者之间时,k随着基质吸力的增高而显著增高,以上覆自重为前期固结压力,系统探讨了泾阳S1和L5原状黄土结构强度随基质吸力的变化特征。     

黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究

近年来,黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势,研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础。据西北黄土高原地质灾害详细调查,黄土滑坡的诱发因素有自然和人为2类。自然因素包括地震、河流及沟谷侵蚀、降雨及冻融等; 人为因素有堆载与开挖、农业灌溉、修建水库等。研究表明,降水和人类工程活动是最积极的诱发因素。地震加速度引起的抛射作用和粉尘化效应以及振动液化效应是地震诱发黄土滑坡的主要原因。河流的侧向和下切侵蚀作用在河流的不同发育期诱发机理有所不同,导致斜坡变形破坏模式也有所区别。冻融作用诱发黄土滑坡的机理类型分为冻结滞水效应型和融化强度降低型等。降水作用诱发黄土滑坡的机理按触发滑坡的降水特征分为暴雨型和淋雨型,按地下水的作用方式分为优势通道-局部地下水型、地下水位上升型和增重型等。诱发黄土滑坡的人类工程活动分为斩坡型、灌溉型、水库型、堆载型等。     

抗滑桩设计计算研究现状与发展方向

关于抗滑桩设计计算,有我国普遍采用的荷载-结构法,国外学者提出的有Viggani法,Ito Tomio法,Poulos法等。这些方法分为两类,一类是以极限平衡为基础;另一类是以位移协调为基础,以极限荷载作为约束条件。抗滑桩设计计算总的发展趋势是基于岩土与结构共同作用原理的位移协调和位移控制方法,实现该方法的技术是有限单元中的子结构法,针对这一方向还有待于深入研究。     

土质边坡空间临界滑动面搜索的优化算法

将二维均质土坡作为平面应变问题,假定滑动面是一个圆弧,将滑弧圆心与半径转变为后缘剪入点、坡脚剪出点和过后缘点滑弧切线与x轴的交点等3个点的横坐标,然后以这3个参数为变量,给定合理的取值区间,应用黄金分割法搜索二维边坡的最小稳定系数及相应的临界滑动面。进一步假定均质土坡的三维空间滑动面为一旋转椭球体,旋转椭球体的竖向中轴面和二维的圆弧面一致,给定椭球体不同的水平轴半径值,采用以上二维滑动面搜索方法可求出不同水平半径所对应的三维最小稳定系数及相应的椭球面。结果表明：边坡的三维稳定系数没有极小值,但有极限值;对于横向延伸长的无限边坡,三维稳定系数逼近二维稳定系数,当旋转椭球长轴与短轴之比大于3时,二者很接近,边坡稳定性可简化为二维来分析;对于受地形、地下水等条件约束的短边坡,三维效应明显,在考虑实际边界条件的情况下按三维来分析。     

根据参数反演结果分析非饱和黄土边坡破坏机理

边坡的变形破坏本质上有两方面的因素控制,(1)开挖或堆载引起斜坡内应力的重分布; (2)地表水渗入或地下水变动引起其抗剪强度的变化。大部分黄土路堑边坡位于地下水位以上,斜坡开挖以后,应力不再改变。 如果不是在人工灌溉区,其破坏大多可归结为降雨入渗引起的黄土抗剪强度的降低。对于非饱和黄土来讲,其孔隙水压力为负值,传统的Terzaghi有效应力原理不适用于Mohr-Coulomb抗剪强度公式,而Bishop的非饱和土有效应力公式中参数测定周期很长,技术还不是很成熟,目前在实际工程中应用还不现实。如何基于目前常规的测试方法,合理地确定边坡抗剪强度参数,是值得研究的问题。本文对局部发生滑坡的山西吉家塬黄土路堑51.6m高边坡,采用Bishop法反演边坡c、值; 取边坡上的黄土样,测了不同含水率试样的直接快剪强度参数。将试验结果与反演结果对比发现,含水量在接近土样塑限时的直接快剪试验结果与反演结果较为接近。塑限是土的一个状态界限指标,即固态到塑态含水量的界限值。土由固态进入塑态,土强度显著降低,此时最容易发生变形破坏,这符合土体稠度状态和强度变化的本质。因此建议在黄土边坡设计中,一般可取塑限含水量下的直接快剪强度指标作为边坡稳定性评价的指标。     

西安咸阳国际机场污水排放口潜在滑坡稳定性分析

对西安咸阳国际机场污水排放口潜在滑坡的工程地质勘察结果表明,该滑坡处于极限平衡状态。采用B ish-op法参数反演和直快剪试验结果,分别用二维、三维极限平衡法和二维、三维有限元法,对该滑坡进行稳定性计算。结果表明：有限元法（二维、三维）的计算结果偏大,二维极限平衡法的计算结果最小;极限平衡法（二维、三维）与二维有限元法宜选取试验结果的大值平均值,三维有限元法则取试验结果的小值平均值较为合理。最后,根据三维有限元法的计算结果,提出了削坡压脚的防护措施。