基于考虑含水率对土体抗剪强度参数影响的边坡稳定性分析

降雨是诱发滑坡的关键因素,一般认为其致灾机理主要在于导致土体重度增加、孔隙水压力提高及土的抗剪强度降低。然而在水的作用下,土体抗剪强度参数还存在一定的弱化现象,这对边坡的稳定性有一定的影响。该文以东岭信滑坡为研究对象,基于对滑带重塑土的直剪试验,研究含水率对土体抗剪强度参数的影响,并基于GeoStudio软件二次开发实现考虑含水率对土体抗剪强度参数影响的边坡稳定性分析。结果表明,抗剪强度参数随含水率的增加而逐渐减小,滑带土的黏聚力和内摩擦角整体上均可与含水率拟合成线性关系。忽略水对岩土体抗剪强度参数的弱化作用会高估边坡的稳定性。研究结果对于进一步认识降雨诱发滑坡机理具有一定理论意义。

非饱和砂土抗剪强度变化规律与预测模型试验:以南昌地区砂土为例

为了研究非饱和砂土抗剪强度变化规律并建立有效的预测模型,以南昌地区砂土为代表,探讨了含水率、干密度等因素对非饱和砂土抗剪强度影响机理,结果表明:不同含水率和干密度工况下的非饱和砂土剪应力-剪切位移曲线均为软化型,表现出四阶段非线性变化规律,并随含水率和干密度变化呈现出递变性。非饱和砂土抗剪强度随含水率和饱和度的增大呈减小变化,随干密度增大呈增大趋势。非饱和砂土黏聚力随含水率增大呈先减小后增大的变化规律,随干密度增大近似呈线性增大,内摩擦角随含水率增大呈先增大后减小的变化趋势,由干密度变化导致的内摩擦因数变化幅度较小,约在25%以内。基于莫尔-库伦强度准则,构建了考虑含水率和干密度的非饱和砂土抗剪强度非线性回归模型,可为工程地质参数选用和预测提供参考。

吸力、含水率和干密度对重塑非饱和土抗剪强度影响研究

进行了一系列控制吸力、含水率和干密度的直剪试验,研究了重塑非饱和土的抗剪强度特性。试验结果表明,在试验研究的吸力范围内,非饱和土的黏聚力随吸力线性增加,而内摩擦角随吸力的变化则很小。对于控制含水率的试验,非饱和土的黏聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小,且黏聚力减小的幅度更明显。干密度对非饱和土的内摩擦角几乎没有影响,黏聚力随干密度呈指数增加。对控制吸力和含水率的试验结果进行了比较,提出的考虑含水率影响的抗剪强度公式可供实际工程参考。

非饱和土的抗剪强度与含水率关系的试验研究

研究非饱和土的抗剪强度及其随含水率的变化规律,对工程实践具有重要意义。在总结前人试验研究成果的基础上,以欠固结的第三系粉砂土为研究对象,对原状土和两种控制含水率方法的重塑土进行直剪试验,并与前人研究进行对比。研究结果表明,随着含水率的增加,土的抗剪强度降低,含水率对抗剪强度的影响主要是降低了土的黏聚力,对内摩擦角的影响较小。含水率与黏聚力之间的关系可以由两个直线段描述,第2直线段的斜率要大于第1直线段,当含水率增加到一定值时,土的黏聚力急剧下降。通过控制干密度,添加不同质量的水来改变土样含水率的重塑土方法,不仅改变了土样的含水率,还改变了土的压实度和颗粒结构,因此,土的抗剪强度的变化是含水率和压实度共同影响的结果,在分析试验结果时应该引起重视。

原状非饱和黄土的三轴试验研究

利用特制的非饱和土三轴仪器,对不同含水量条件下原状非饱和黄土的强度和土-水特征曲线进行了试验研究。试验结果表明:非饱和黄土的抗剪强度随着含水量的不同而不同,含水量越大,非饱和黄土的基质吸力就越小,抗剪强度亦越小。含水量趋于饱和时,非饱和黄土的抗剪强度值逐渐接近于饱和黄土的强度值。原状非饱和黄土的抗剪强度均高于饱和黄土的抗剪强度。非饱和黄土的内摩擦角受含水量的影响不大。凝聚力受含水量的影响很大,含水率越大,基质吸力越小,总凝聚力越小。根据实验结果,提出了非饱和土的抗剪强度模型,该模型易于确定,与实测基本吻合,误差较小,满足非饱和黄土的强度计算要求。

纤维加筋非饱和黏性土的剪切强度特性

纤维加筋是近些年发展起来的一种土质改良技术,系统掌握纤维加筋土的力学性质对评价纤维加筋土工程的稳定性和进一步推广该技术在工程中的应用具有重要意义。为了了解纤维加筋的剪切强度特性,以非饱和黏性土为研究对象,以聚丙烯纤维为加筋材料,在控制含水率和干密度条件下开展了一系列直剪试验。借助扫描电镜,从微观的角度探讨了纤维的增强机理,并对相关宏观力学性质进行了分析。结果表明:纤维加筋能有效提高土体的抗剪强度,且抗剪强度随纤维掺量的增加而增加;相对于内摩擦角,纤维对黏聚力的增强效果要明显得多;纤维加筋土的抗剪强度随含水率的增加而减小,随干密度的增加而增加;总体上,低含水率和高密实度条件有利于发挥纤维的拉筋效果,提高纤维对强度的贡献。此外,纤维加筋在提高土体峰值剪切强度的同时,还能增加土体破坏时对应的应变及破坏后的残余强度,改善土体的破坏韧性。由扫描电镜分析可知,单根纤维一维拉筋作用和纤维网三维拉筋作用是纤维加筋土的主要增强机理,增强效果则取决于纤维–土界面力大小;剪切面上的纤维在剪切过程中呈现拔出和拉断两种失效模式。

黄土结构强度与湿陷性的关系初探

阐述了黄土结构强度的概念和测定方法及其变化规律,并依据其与含水率的幂函数关系以及黄土湿陷系数与含水率的幂函数关系,找到了结构强度与湿陷系数的线性拟合关系,对黄土结构强度与湿陷性的关系进行了分析。结果表明,黄土的初始含水率越大,结构强度越小,湿陷系数也越小;在含水率相同或相近的情况下,黄土的湿陷系数会随着结构强度的增大而减小。

非饱和黄土的结构强度与抗剪强度

本文分析了非饱和黄土强度的组成和结构强度的来源 ,给出了结构强度的确定方法 ,研究了结构强度的变化规律 ,结果表明 :非饱和黄土的结构强度可用其天然结构破坏后所丧失的强度衡量 ,结构强度与初始含水量间具有幂函数关系 ;结构强度与不稳定凝聚力具有良好的线性关系 ;提出了非饱和黄土结构强度终止含水量的概念 ;给出了非饱和黄土抗剪强度的计算公式 .

非饱和膨胀土总强度指标随饱和度变化规律

建立在有效应力基础上的非饱和土强度理论公式参数测试复杂、不便于工程应用,而包含吸附强度的总强度指标也能反映非饱和土的强度特性且易于获取。为此,以土水特征曲线为理论依据,采用抽气饱和、风干脱水法控制试样的饱和状态,用常规直剪仪对不同状态下的宁明膨胀土进行固结快剪试验,得到其总强度指标随含水量、饱和度的增大而衰减的变化规律。其中,黏聚力、内摩擦角的对数和含水量之间以及内摩擦角与饱和度之间成线性关系;黏聚力随饱和度的变化可用二次抛物线描述。对该规律的普遍性还用廖世文、卢肇钧同类试验结果的分析来加以检验。此外,针对膨胀土路堑边坡滑坍的特点,对如何将非饱和膨胀土总强度指标用于边坡稳定性分析进行探讨,研究结果可为工程应用提供参考。

非饱和原状黄土增湿条件下力学特性试验研究

利用FSY30型应变控制式非饱和土三轴仪采用常含水率试验,研究陕西泾阳县某边坡原状黄土在不同含水率(无偏应力条件下增湿)、不同固结围压下的强度和变形特性,求得Fredlund双应力状态变量抗剪强度公式中b?值并利用含水率建立了工程中实用的抗剪强度公式;再将天然原状土在不同偏应力水平下增湿饱和后继续剪切,观察其力学特性。两种增湿条件下试验结果表明:该地区黄土应力应变曲线关系呈剪切硬化型;含水率与初始基质吸力呈双曲线关系,剪切过程中基质吸力无明显变化,抗剪强度指标黏聚力随着含水率的增大显著降低而内摩擦角所受影响较小;有偏应力条件下试样浸水饱和后破坏强度显著降低,但对应力应变关系影响较小,增湿时偏应力水平越低,土样饱和后的稳定偏应力值越小。

非饱和黄土抗拉强度的研究

分析了非饱和黄土抗拉强度的来源 ,研究了非饱和黄土抗拉强度的特性 ,结果表明 :密度和含水量是非饱和黄土抗拉强度的主要影响因素 ;非饱和黄土在拉应力下的破坏一般为脆性破坏 ;抗拉强度与初始含水量呈幂函数关系 ;试样破坏时的极限拉应变随初始含水量的增大而变大 .

不同含水量下原状黄土动强度和震陷的试验研究

对原状黄土进行动三轴试验,探讨了黄土的动强度和震陷随含水量的变化规律。试验结果表明,塑限含水量可作为黄土动强度和震陷的界限含水量,小于塑限的含水量变化对震陷临界动应力和动粘聚力的影响非常显著,大于塑限的含水量变化对其影响微弱,而动摩擦角不受含水量的影响。通过对震陷曲线的定量分析,说明有必要对黄土的震陷性进行分类。

兰州马兰黄土的水敏感性特征

马兰黄土在水软化作用下,土体的物理、力学与水理性质呈现出明显的规律性,属典型的水敏感性地质体。通过多断面勘测,采用不同的原位及室内试验方法,分别在荷兰尤怀特大学和甘肃兰州对兰州地区马兰黄土的工程地质性质进行了系统测试。在大量试验资料的基础上,对兰州马兰黄土的水敏感性特征进行了多方法研究,根据试验室和原位测试结果,论述了兰州马兰黄土水理性质和抗剪强度的变化规律,划分了兰州马兰黄土类脆性变形和类塑性变形的界限,提出了兰州马兰黄土的多项临界指标参数。

非饱和土抗剪强度指标c、Ф值与含水量ω的关系

该文通过理论和试验研究分析,探讨了非饱和土的抗剪强度指标c、Ф值随含水量ω变化的一般规律,随着非饱和土的含水量ω的增大,黏聚力c和内摩擦角Ф值都有减小的趋势,但是这种关系不是简单的线性关系。

基于不同初始含水量的压实黄土力学特性试验研究

用常规击实方法制备不同击实能下的压实黄土土样,比较三个不同击实能下的击实曲线,通过室内试验研究了随含水量和击实能的变化压实黄土强度的变化规律。试验结果表明:压缩系数随含水量增加而增大,随击实能变化表现为当含水量为某一击实能对应的最优含水量时,该击实能下的压实黄土压缩系数最小;剪切强度随含水量增加降低,随击实能的变化同样与相应击实能下的最优含水量密切相关。提出严格控制含水量是提高回填土地基和路基压实质量的重中之重,并指出采用压实度作为指标控制填土压实质量时必须注意击实能的影响,以确保压实度作为压实质量控制指标的合理性。

辽西地区黄土的强度与本构特性

采用应变控制式三轴仪对取自辽宁西部地区阜新—朝阳段黄土的力学性质进行了试验,获得了黄土的应力-应变关系和抗剪强度的变化规律;采用人工制备不同含水率试样的方法,测试并分析了含水率对黄土本构和强度特征的影响。结果表明:(1)试样的应力-应变关系在不排水剪条件下呈强软化型,表现为脆性破坏;在固结不排水剪条件下随初始含水率的增加由弱软化型向硬化型转变;而在排水剪条件下低含水率时呈软化型,随含水率增加,呈弱硬化型和硬化型。(2)饱水后试样的抗剪强度有很显著的降低:cUU为13.7～363.3kPa时,φUU为18.6°～40.2°;而cUU为0.2～29.6kPa时,φCU则为4°～23.4°。(3)土的有效抗剪强度指标均随含水率增加呈非线性减小的关系,粘聚力与含水率呈半对数函数关系,内摩擦角则与含水率呈幂函数关系。给出了黄土本构的数学模型和黄土抗剪强度指标的取值方法。

兰州原状黄土剪切强度特性的试验研究

对兰州原状黄土不同剪切方位、不同含水量试样进行了一系列常规三轴不固结不排水剪切试验研究.根据三轴剪切试验结果,分析了含水量和剪切方位对兰州黄土剪切强度参数的影响,得出原状黄土的粘聚力和内摩擦角并不是一个常数,而是随着含水量和剪切方位的变化而变化的结论,解释了其影响原因,提出了粘聚力、内摩擦角与含水量的关系表达式.

黄土抗剪强度的水敏感性特征研究

抗剪强度是黄土重要的力学性质指标,在不同的含水状态下,土体抗剪强度存在明显差异。黄土属水敏感性地质体,在水的软化作用下,黄土抗剪强度特征与应力–变形机制呈现出明显的规律性。在荷兰尤怀特大学、英国莱斯特大学和兰州大学对不同沉积时代黄土样品直接剪切、环剪及原位大面积剪切试验的基础上,重点研究不同含水状态下不同沉积年代黄土抗剪强度的水敏感性机制与应力–应变特征。根据室内和原位测试结果,对黄土抗剪强度的基本规律进行分析和总结,提出黄土抗剪强度特征与应力–变形机制发生转变的特征含水量wc–脆–塑转捩界限含水量,对黄土脆–塑转捩界限含水量的标准与变化范围进行研究,划分黄土类脆性变形和类塑性变形的界限,在此基础上给出黄土抗剪强度公式,揭示不同沉积时代与含水状态下黄土抗剪强度的水敏感性特征及应力–变形机制。

冻融循环作用下非饱和黏土的抗剪强度试验

通过对湖南黏土反复冻融循环后的强度试验,分析了非饱和黏土在冻融循环作用下的强度变化特征,探讨了非饱和状态下不同含水量对强度和变形的影响规律,重点研究了冻融循环对抗剪强度的影响规律。试验结果表明,含水量越大,冻土的抗剪强度越大,相应的内摩擦角和黏聚力也越大。相同含水量,冻融循环次数越多,融土的抗剪强度则越大。除了高含水量,低压力情况下冻土剪切过程中的位移-剪切应力曲线多呈现应变硬化型。

含水量对非饱和土抗剪强度参数的影响研究

非饱和土的抗剪强度是当前土力学中研究的热点也是难点,由于非饱和土强度的影响因素较为复杂,因此如何准确地确定非饱和土强度较为困难,目前研究的方法也较多。非饱和土与饱和土强度的本质区别在于含水量的不同,将饱和土的抗剪强度公式运用于非饱和土计算当中对确定非饱和土的抗剪强度有一定的现实意义。本文用含水量确定非饱和土抗剪强度计算公式中的各参数,从而确定非饱和土的强度,对现实工程具有一定的指导意义。