水对边坡稳定性的影响及防护措施

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1、水对边坡稳定性的影响及防治措施09土木工程：陈凯指导教师：高雪冰（黄山学院建筑工程学院,安徽,黄山245041）摘要：试验研究了不同含水率边坡土的抗剪强度大小及其变化规律，以此分析含水率对边坡稳定性的影响。结果表明：边坡土随着含水率的增加其抗剪强度降低，边坡的稳定性系数下降。针对实验结果和黄山边坡土的特点，对边坡土中的水进行合理的排泄，以确保边坡的稳定性。关键词：建筑工程含水率抗剪强度边坡排水边坡稳定性1引言1.1影响土体抗剪强度的因素分析土是由固体颗粒、气体、水三部分组成的，称为土的三相组成。随着三相物质的体

2、积和质量的比例不同，土的密度、土粒密度、土的含水率不同，而这些性质又决定了土的渗透性、压缩性、土的抗剪强度也不相同。影响土体的抗剪强度因素很多，主要有土的组成、土的密度、孔隙比、土的含水率等[1]。土的组成包括有颗粒棱角、矿物类别、颗粒级配等。一般级配良好的土，由于粒间接触多，比均匀士的咬合作用强，并且每一接触压力都比均匀土小，因而颗粒破碎要少，其内摩擦角比均匀土的大。另外土粒越大，形状越不规则，表面越粗糙，则抗剪强度越大。土的密度越大，土粒间的咬合作用力越大，受剪时首先须克服咬合作用，才能产生相对猾动。此外，

3、土的密度大也意味着土粒间的孔隙小，接触密实，原始内聚力较大。所以土的原始密度越高，其抗剪强度越大，土体的初始孔隙比越小，咬合摩擦力越大，受剪破坏时所需的能量也越大，土体就更加难以破坏。土的含水量对抗剪强度的影响尤为最甚。当含水量增加时，水分在较大土粒表面形成润滑剂，使摩擦阻力减小；对颗粒细小的粘土粒，使其结合水分子膜变厚实，从而降低土的粘聚力，减少土的抗剪强度。尤其对非饱和土来说，含水率的变化对土体的抗剪强度影响要远大于其它因素，所以土体破坏大都是由水（地表水和地下水）引起的。当土中含水率较高时，土中的孔隙水就

4、会向外排出，而一定的水力梯度形成的动水压力增加了空隙水渗流方向的滑动力。雨水大量渗入边坡土体,地下水位上升,导致岩土强度下降，容重增加，并在坡体内产生地下水渗流，从而使边坡土下滑力增加，抗滑力减少，抗剪强度降低[2]。1.2、黄山地区的地势情况从地质上看，黄山在大地构造上属于皖南地向斜中太平复向斜之南翼，南与江南台背斜相邻，北和下扬子撤陷衔接，地处两大单元过渡地带。此性质决定了黄山地区多山且边坡分布也较多，随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然坡体，因而近年来边坡失稳发生越来越频繁，有愈演愈烈的趋势，

5、其中绝大部分都是由降雨引起的，并造成了严重的经济损失和大量的人员伤亡，我们应加以重视。本文通过研究土的含水率与土体的抗剪强度之间的关系，由此找出水对边坡稳定性的影响，然后采取正确的排水措施，对土体中的水进行合理的疏导。俗语说“治坡必先治水”，在边坡比较多的黄山地区，研究这一项目具有其一定的经济效益和社会效益。2直剪试验2.1试验原理直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验，是测定土的抗剪强度的一种常用的方法，通常采用多个试样，分别在不同的垂直压力p作用下，施加水平剪切力，测的试样破坏时的剪切应力，然后根据库仑定

6、律，确定土的抗剪强度参数内摩擦角和粘聚力c。2.2试验步骤用环刀切取试件，将试样表面削平放入直剪仪内，施加垂直压力（100kpa)后拔去固定销。开动秒表，同时以每分钟4—12转得均匀速度转动手轮，待到量力环中的测微表指针不在前进或有后退，既说明试样以破坏，读取测微表的读数并记录于表。2.3仪器设备应变控制式直接剪切仪百分表：量程1-10mm，最小分度为0.01mm其它：切土刀、环刀、秒表、滤纸、钢丝锯等。2.4、数据处理——土的抗剪强度C——量力环系数R——量力环最大变形表1边坡土样不同含水率下抗剪强度含水率ω

7、（%）21.5721.7221.9522.4222.5224.9426.5826.6127.0630.0933.38量力环最大变形R（kpa/0.01m)69.0059.5052.8053.0053.9055.0054.0051.0050.9048.0045.00抗剪强度τ(KPa)116.1100.188.8089.1590.6692.5190.8387.2984.1080.7475.69量力环系数C=1.628（Kpa/0.01mm)图1含水率与抗剪强度的关系3边坡稳定性分析3.1由表1可以发现如下规律：随

8、着含水率的增大，土的抗剪强度先减小，后增加再减小，其总体趋势是随着含水率的增大土的抗剪强度减小。3.2图1曲线变化形态更直观的展现了土的含水率与的抗剪强度关系。由上述试验数据可知土的含水率越高其抗剪强度越低，由此可推出边坡的含水率越高其安全系数越低。3.3水对边坡的影响主要是水的渗入导致边坡土的含水量增加，使土中的抗剪能力部分消失或全部消失，边坡稳定性系数总体趋势先减小后增大再减小，其