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1、考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析第30卷第4期2010年11月桂林理工大学JournalofGuilinUnivemityofTechnologyVoL3ONO.4NOV.2010文章编号:1674—9057(2010)04—0561—05考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析谭波,郑健龙(1.长沙理工大学交通运输工程学院,长沙410076,2.桂林理工大学土木与建筑工程学院,广西桂林541004)摘要:次生裂隙结构面发育是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一,一旦其发育并在坡体吸水膨胀的作用下将普遍导致
2、边坡沿结构面的滑坍破坏.以"南友"高速公路宁明段膨胀土路堑边坡稳定分析为实例,重点考虑裂隙结构面的强度因素,采用ANSYS软件的热一力耦合计算功能模拟边坡的降雨入渗以及产生的膨胀力并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡的安全系数进行大量计算,发现了一定的规律.次生裂隙面发育后的边坡安全系数较低,有效处治是必要的.关键词:膨胀土;次生裂隙结构面;残余强度;安全系数中图分类号:U416.14;U416.167文献标志码:A多裂隙性是膨胀土的主要工程性质之一,其普遍发育的各种形态裂隙,按成因类型可划分为原生裂隙和次生裂隙两类.其中,
3、次生裂隙,包括风化裂隙,减荷裂隙,滑坡裂隙等一般多由原生裂隙发育而成,常具有继承性质.多组次生裂隙一旦形成,往往容易贯穿并在边坡土体内形成裂隙结构面,从而对边坡稳定构成重大威胁,是膨胀土边坡稳定分析中需考虑的重要因素.由于目前对于次生裂隙面预测,裂隙结构面强度以及边坡土体膨胀力分析等方面的研究还不够成熟,对该类边坡失稳分析尚无较好的办法.本文以南宁至友谊关高速公路宁明段膨胀土边坡为实例,采用新的计算方法,针对存在次生裂隙结构面发育条件的膨胀土边坡进行了稳定分析,得出了该类边坡的滑坡规律,为膨胀土边坡处治提供了理论依据.1滑坡调
4、查与分析模型的建立南宁至友谊关高速公路在穿越宁明盆地边缘时遇到成片连续分布14km长的宁明膨胀土,施工前期由于未对开挖的边坡进行及时有效的处治,经历一个雨季,区域内几乎所有的堑坡均出现不同程度的滑坍.笔者等于2004年3月对全线膨胀土主要分布区(K132--K142路段)31个路堑边坡中的23个滑坡破坏情况进行了详细勘察,发现其滑坡具有浅层性,牵引性,顺层性,平缓性等特点,且大部分滑坡发生于裂隙结构面位置.图1为一般滑坡破坏模式.在开挖后不久,A区多发生小型的坍塌,这是由于开挖卸荷膨胀土应力释放或土体膨胀变形所致,较容易处治;
5、而往往在曰或C处易产生一定规模的滑坡,滑坡的位置主要位于土岩界面或强风化页岩中,该处是次生裂隙结构面最易发育的位置,加之在该处常富集次生蒙脱石粘土,进一步降低了其抗剪强度.这类滑坡受环境影响明显,造成的破坏较为严重,是膨胀土边坡稳定分析及处治需主要针对的类型,而计算分析关键之一则是裂隙面土体的强度指标.图1宁明膨胀土路堑滑坡的一般破坏模式Fig.1Genetic~iluremodeofNinsmin8expansivesoilroadlandslide收稿日期:2009—10—30基金项目:交通部交通建设科技项目(200231
6、8000);教育部工程研究中心项目(KFJ090307);广西建筑工程检测与试验重点实验室项目(桂科能07109005一l1)作者简介:谭波(1977一),男,副教授,博士研究生,研究方向:路基路面工程,bbsz2004@163.com.引文格式:谭波,郑健龙.考虑次生裂隙结构面发育条件下的膨胀土边坡稳定分析[J].桂林理工大学,2010,30(4):561—565.562桂林理工大学2010芷2裂隙结构面土体强度试验现有研究表明,膨胀土的抗剪强度较一般粘土更为复杂,而对于裂隙结构面强度研究尚缺乏成熟的试验方法.为此主要做了现
7、场剪切和室内模拟剪切两方面的试验,对宁明膨胀土的裂隙结构面强度加以研究.2.1现场直剪试验路堑开挖揭示出宁明膨胀土具有明显的地质构造,自上而下,土层依次为表土覆盖层(1～2m),灰白膨胀土(2～4m),灰黑强风化泥岩分化土(4～6m),弱风化膨胀泥岩(厚度未揭露).试验采用直剪法,剪切位置分别位于灰白,灰黑膨胀土层内以及土岩界面处的软弱夹层.试验结果见表1.2.2室内残余强度试验残余强度试验是在不同的有效法向力作用下对膨胀土试样进行排水剪切试验,当其抗剪强度达到峰值以后,继续进行剪切试验,随着剪应变逐渐增大,抗剪强度逐渐降低,
8、最后达到一个比较稳定的值,即为残余强度.该试验方法可近似得到膨胀土损伤破坏后的残余值,即类似裂隙发育后的强度,因此,采用残余强度试验来研究次生裂隙面强度.试验结果见表2.表1南友高速公路膨胀土强度指标Table1StrengthparametersofNanyouRoadex
