巴东组软岩非饱和碎屑土夹层的长期强度

巴东组软岩碎屑土夹层的非饱和蠕变特性明显、强度时间效应显著,研究其长期强度对含碎屑土夹层软岩路堑边坡稳定性分析有所帮助.为研究非饱和碎屑土夹层的长期强度问题,首先利用GDS非饱和三轴仪开展碎屑土夹层的非饱和强度、蠕变试验,得到其不同基质吸力下的应力应变曲线、应变-时间曲线,分析基质吸力对其强度与蠕变特性的影响;其次基于碎屑土夹层的蠕变曲线,利用等时曲线法确定其不同基质吸力下的长期强度.结果表明碎屑土夹层的长期强度较瞬时强度大幅降低,强度产生折损,损失率在34%～62%之间.碎屑土夹层的基质吸力越小,其长期强度越小,强度损失率越大.即巴东组软岩碎屑土夹层的饱和度越高,其强度越小,在荷载长期作用下的强度损失越大,且强度损失率增加的幅度随饱和度的增高而不断增大.

基质吸力对巴东组软岩碎屑土夹层强度影响的试验研究

宜昌—巴东高速路部分路堑边坡因发育碎屑土夹层而稳定性变差,影响高速公路的建设与运营。水对巴东组软岩碎屑土夹层的强度与变形特性影响显著,而目前针对其非饱和强度特性开展的研究并不多。为探索基质吸力对碎屑土夹层强度的影响,利用GDS非饱和三轴仪开展其强度试验研究,得到碎屑土夹层的非饱和强度指标。结果表明基质吸力对巴东组软岩碎屑土夹层强度影响显著,碎屑土夹层的总黏聚力与峰值强度都随基质吸力的增大而呈非线性增长,内摩擦角φb则随基质吸力的增大先减小而后趋于稳定,且都小于有效内摩擦角φ'。研究表明基质吸力碎屑土夹层的强度特性影响较大。

巴东组碎屑土夹层的非饱和蠕变经验模型

为预测基质吸力对巴东组碎屑土夹层蠕变行为的影响,开展其非饱和蠕变经验模型的研究。基于碎屑土夹层的非饱和蠕变试验,尝试改进Singh-Mitchell蠕变模型、Mesri蠕变模型:首先选取幂函数分段描述应变-时间关系曲线的各阶段,拟合模型参数与基质吸力关系,建立包含基质吸力的改进Singh-Mitchell蠕变模型、Mesri蠕变模型;其次根据蠕变曲线特点,对应力-应变曲线、应变-时间曲线进行非线性拟合,构建包含基质吸力-应力-应变-时间的非饱和蠕变经验模型;最后对比了3种蠕变模型的预测精度。结果表明:改进的Mesri模型基本能预测碎屑土夹层的蠕变全过程,虽然当偏应力水平增高时,预测值与试验值存在偏差,但其精度基本能够满足工程应用要求;提出的非饱和蠕变模型预测效果一般,改进的Singh-Mitchell模型预测效果最差。