膨胀土完全软化强度指标试验研究

以引江济淮试验段工程项目为依托,开展膨胀土完全软化强度试验,分析了膨胀土完全软化强度指标在不同含水率、剪切速率下的变化规律,并在此基础上与膨胀土干湿循环强度指标展开对比分析。完全软化状态下,膨胀土黏聚力接近0,完全软化强度主要由内摩擦角决定;内摩擦角受含水率影响不大且几乎不受剪切速率影响;黏聚力普遍较小,符合完全软化状态黏聚力接近0的定义。分别采用干湿循环后强度指标和完全软化强度指标,对简单膨胀土边坡开展了干湿循环后浅层稳定性分析。结果表明,和干湿循环试验相比,完全软化试验工作量小,试验周期短,能反映膨胀土边坡浅层滑塌的破坏机理,可用以对膨胀土边坡受干湿循环作用后的浅层稳定性分析。

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300k Pa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300k Pa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300k Pa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300k Pa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。

膨胀土边坡失稳机理分析及基于完全软化强度的边坡极限平衡计算方法

通过有荷膨胀率试验、干湿循环试验和强度试验,研究裂隙发育对土体强度及坡体渗流条件的影响;基于温度场、湿度场等效理论模拟吸湿膨胀;分别采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数;综合考虑边坡土层分区、土体强度参数取值、浸润线等因素,提出基于完全软化强度的膨胀土边坡滑动稳定性极限平衡分析方法,模拟膨胀土边坡浅层渐进式破坏过程,并用算例验证所提方法的适用性。研究结果表明:随裂隙发育程度增大以及浸润线位置升高,膨胀土边坡稳定性降低;膨胀土裂隙性是影响边坡稳定性的关键因素,裂隙引起的土体强度衰减及渗流条件改变是导致边坡失稳的直接原因;由于在强度衰减中已体现膨胀作用对边坡稳定性的影响,因此,在膨胀土边坡稳定性分析中,无需单独考虑膨胀作用影响;采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数,两者计算结果具有较好的一致性,表明本文所提方法可用于分析膨胀土边坡的稳定性。

基于环剪试验的黄土完全软化强度研究

甘肃省永靖县黑方台地区灌溉水下渗导致地下水位抬升,加之季节性冻结滞水促滑效应的影响,进而诱发了大量黄土滑坡。为了进一步研究地下水长期作用对黄土强度的影响,采用环剪仪装置开展了不同饱水时间下(1,3,5,7,10,15,20 d)重塑黄土的强度试验研究。试验结果显示,黄土强度饱水时间曲线呈"勺形",指出"勺底"数值更符合完全软化强度的定义,并且从水、土相互作用的微观角度对曲线形状作出了合理解释。初步认为,该地区饱水3 d左右的抗剪强度接近于完全软化强度。

黄土完全软化强度的试验研究

为了准确获取复活蠕滑型黄土滑坡滑带土抗剪强度参数,需要开展黄土的完全软化强度试验研究。以山西黄土为研究对象,采用直接固结法和预压固结法制备饱和重塑试样,并进行了不同剪切速率下的直剪试验和三轴固结排水剪切试验。结果表明:低法向应力下,制样方法对完全软化强度的影响不大,而高法向应力下,预压固结试样的完全软化强度大于直接固结试样;预压固结直剪试验的剪切速率对完全软化强度的影响不大;三轴固结排水剪切试验中,预压固结应力相同时,完全软化强度随围压的增加而增大,围压相同时,完全软化强度随预压固结应力的增加而增大,且应力应变曲线在一定应变范围内重合;黄土的完全软化黏聚力近似为0kPa,预压固结试样的完全软化内摩擦角更接近实际状态。研究结论为复活蠕滑型滑坡稳定性分析中进行强度参数测试时重塑饱和土样的制样方法和试验方法提供了依据。

荆门压实弱膨胀土的排水抗剪强度

黏性土体的长期稳定性主要受排水抗剪强度控制.为深化对压实弱膨胀土峰值强度、完全软化强度、残余强度3种排水抗剪强度间量化关系的认知,以荆门弱膨胀土为研究对象,开展泥浆固结样的固结慢剪试验以获得完全软化强度,开展压实样的排水反复直接剪切试验以获得峰值强度与残余强度.在此基础上,获得了制样压实度、应力水平、剪切次数与剪切位移等因素对排水抗剪强度及剪切过程中体变行为的影响规律.结果表明:对于制样压实度95%的试样,峰值强度与完全软化强度的有效内摩擦角接近,约为20°;峰值强度有效黏聚力为18.4 k Pa,完全软化强度有效黏聚力为0;残余强度呈现出较强的非线性,可用Lade(2010)建议的幂函数形式抗剪强度公式描述.以上结果可为压实弱膨胀土长期稳定分析的抗剪强度参数选择提供参考.

低应力下膨胀土的压缩与剪切行为

以相同初始密度和含水率的荆门弱膨胀土原状样和压实样及其泥浆固结样为研究对象,采用一维压缩-卸荷试验(0~4000 kPa)获得压缩行为,采用覆盖低(≤50 kPa)、中(50~400 kPa)、高(400~800 kPa)应力水平的直剪试验获得峰值、完全软化与残余强度。结果表明:(1)原状、压实、泥浆固结样压缩曲线相交于压力1200 kPa对应点;压实样压缩曲线总位于原状样与泥浆固结样之间。泥浆固结样压缩曲线与固有压缩线ICL经验公式几乎重合;原状与压实样压缩曲线均穿越ICL,并向下弯曲;原状样膨胀敏感性大于压实样,表明原状样颗粒间胶结更强。(2)低应力下原状样峰值强度主要受土体结构性控制。峰值与残余强度比可作为反映土体结构性强弱的一个显性指标。整个低中高应力水平,原状、压实、泥浆固结样峰值强度线均为线性,且有效内摩擦角基本一致(25.0°~25.7°)。原状与压实样的结构性体现于峰值强度有效凝聚力,分别为29.6 kPa与15.2 kPa。整个低中高应力水平原状与压实样残余强度基本相同;低应力水平下残余强度线表现出强烈非线性;采用幂函数可很好描述低中高应力水平下的残余强度特征。