裂隙產(chǎn)狀對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定性的影響研究.pdf

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1、第43卷第21期人民長(zhǎng)江V01．43．No．212O12年11月RiverNov．．2012Yangtze文章編號(hào)：100l一4179(2012)21—0049—03裂隙產(chǎn)狀對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定性的影響研究孫慧，徐晗，胡波，趙亮(長(zhǎng)江科學(xué)院水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430010)摘要：裂隙性是膨脹土的重要特性之一，裂隙的長(zhǎng)度、傾角等對(duì)膨脹土邊坡的穩(wěn)定性有著重要的影響。針對(duì)南水北調(diào)中線工程膨脹土典型渠道邊坡的固有非膨脹裂隙，考慮裂隙強(qiáng)度、位置、傾角和長(zhǎng)度等因素，利用極限平衡法計(jì)算和分析了膨脹土渠

2、道邊坡在不同裂隙產(chǎn)狀下的邊坡穩(wěn)定性。結(jié)果表明，裂隙貫通率是影響邊坡失穩(wěn)形態(tài)及安全系數(shù)的重要因素，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)觀察相吻合，研究結(jié)論對(duì)南水北調(diào)中線工程膨脹土渠道邊坡的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：裂隙；膨脹土邊坡；極限平衡法；穩(wěn)定性中圖法分類號(hào)：P642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A“十一五”期間，長(zhǎng)江科學(xué)院聯(lián)合國(guó)內(nèi)有關(guān)設(shè)計(jì)、慮干濕循環(huán)作用下膨脹土裂隙不斷發(fā)展，認(rèn)為裂隙將院校以及工程管理單位，先后在南水北調(diào)中線工程總膨脹土分割成塊體系統(tǒng)，為此，建立了一種新的邊坡穩(wěn)干渠南陽和新鄉(xiāng)段建設(shè)了兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)基地，開展膨定非連續(xù)變形分析

3、方法，獲得了很好的應(yīng)用效果∽。。脹土渠道邊坡穩(wěn)定性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和處理措施研究工以上有關(guān)裂隙性膨脹土邊坡穩(wěn)定的研究成果，主要是作。同時(shí)，在室內(nèi)運(yùn)用大型離心機(jī)、高精度cT掃描三針對(duì)干濕循環(huán)引起的淺表層裂隙，在降雨作用下土體軸儀等試驗(yàn)設(shè)備，全面、系統(tǒng)地開展了有關(guān)膨脹土的力強(qiáng)度衰減和雨水入滲產(chǎn)生的邊坡失穩(wěn)過程，而對(duì)于膨?qū)W特性、破壞機(jī)理、穩(wěn)定分析等方面的研究工作，提出脹土地層中“原生”的，具有一定優(yōu)勢(shì)傾向、含有一定了膨脹土渠坡兩種主要破壞模式，即：裂隙強(qiáng)度控制下厚度充填物，并且強(qiáng)度極低的“天然”裂隙面或裂隙帶的渠坡

4、失穩(wěn)和膨脹變形引起的渠坡失穩(wěn)。認(rèn)為，裂隙對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定的影響鮮有研究。延伸長(zhǎng)度、傾角等裂隙產(chǎn)狀對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定具有重本文以極限平衡分析方法為理論基礎(chǔ)，在邊坡穩(wěn)要的影響。定分析中考慮裂隙強(qiáng)度、位置、傾角和貫通率等對(duì)邊坡目前，有關(guān)膨脹土邊坡穩(wěn)定性分析大多集中在降穩(wěn)定性的影響，取得膨脹土邊坡在不同裂隙性狀下的雨入滲對(duì)膨脹土邊坡的破壞作用上，而對(duì)裂隙引起的穩(wěn)定安全系數(shù)。膨脹土邊坡失穩(wěn)研究較少。少量的涉及到裂隙對(duì)邊坡1考慮裂隙產(chǎn)狀的極限平衡計(jì)算方法穩(wěn)定性影響的成果，也多集中在淺表層由于干濕循環(huán)所產(chǎn)生的無規(guī)則的裂

5、隙上。如包承綱等探討了邊坡淺目前進(jìn)行裂隙性膨脹土邊坡穩(wěn)定性分析時(shí)，一般層在干濕循環(huán)條件下所產(chǎn)生的干縮裂隙對(duì)降雨入滲后將具有裂隙結(jié)構(gòu)的膨脹土視為分層均質(zhì)。根據(jù)室內(nèi)或的邊坡破壞過程的影響。1‘23，認(rèn)為降雨是引起邊坡失現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的裂隙性膨脹土抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，通過強(qiáng)度大穩(wěn)的誘發(fā)因素。姚海林等研究了裂隙性狀對(duì)膨脹土超小的變化來反映裂隙的存在，進(jìn)而進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分固結(jié)性和強(qiáng)度的影響¨1，利用物理和力學(xué)的方法現(xiàn)場(chǎng)析。這種分析方法沒有考慮裂隙的長(zhǎng)度、位置和傾向?qū)崪y(cè)了膨脹土的開裂(風(fēng)化)深度，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)等，其穩(wěn)定分析

6、很難準(zhǔn)確反映邊坡工程的實(shí)際狀態(tài)。行了考慮膨脹土裂隙的邊坡穩(wěn)定性分析。林育梁等考為此，程展林等提出了考慮裂隙產(chǎn)狀的極限平衡理論收稿日期：2叭2—04—24基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51108042，51008035)作者簡(jiǎn)介：孫慧，女，工程師，博士，主要從事環(huán)境巖土工程的研究。E～mail：sunhul—hust@126．com50計(jì)算方法。5j。的裂隙)和裂隙貫穿率對(duì)膨脹土邊坡穩(wěn)定性的影響。考慮裂隙產(chǎn)狀的極限平衡計(jì)算方法，研究了裂隙的分布范圍、傾斜度、排列方向等空間分布因素，并將土的強(qiáng)度分為土

7、塊強(qiáng)度和裂隙面強(qiáng)度，其參數(shù)以試驗(yàn)來確定。2計(jì)算模型和強(qiáng)度參數(shù)本文所研究的裂隙，并非指一般淺層面由于干濕循環(huán)所產(chǎn)生的脹縮裂隙，即次生裂隙，而是指天然土層中固有的、非脹縮變形產(chǎn)生的裂隙，其為地質(zhì)和淋漓等復(fù)雜作用形成的含有灰白色充填物的裂隙，本文稱之為“原生裂隙”。馮玉勇等曾研究了南陽膨脹土的宏觀結(jié)構(gòu)特性’6。，并將南陽盆地的天然膨脹土邊坡結(jié)構(gòu)概括為圖1的結(jié)構(gòu)型式。圖2裂隙膨脹土邊坡計(jì)算模型表1裂隙計(jì)算參數(shù)名稱。(jg籌‘c／m。)【芝g‘絮cm警。)含眚水囂竿％／％摩零(。尹J偶k黧r87裂隙面強(qiáng)度1．62

8、2．0421．O109膨脹土塊強(qiáng)度1．652．0423．O2118針對(duì)圖2(b)中不同位置的7段裂隙對(duì)渠道邊坡圖1天然膨脹土邊坡¨1穩(wěn)定性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。假設(shè)裂隙位于圖2(b)中1圖1中坡頂處為短小且雜亂無規(guī)的次生裂隙，隨號(hào)裂隙處，其余均為膨脹土。同理假設(shè)裂隙位于2號(hào)著深度的增加，到大氣影響深度以下，次生裂隙逐漸消裂隙處進(jìn)行計(jì)算，依此類推，計(jì)算結(jié)果和滑動(dòng)面示意如失，而原生裂隙發(fā)育明顯，且長(zhǎng)度比淺層裂隙更長(zhǎng)、裂表2和圖3所示。計(jì)算結(jié)果表明，通