裂隙产状对膨胀土边坡稳定性的影响研究.pdf

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1、第43卷第21期人民长江V01．43．No．212O12年11月RiverNov．．2012Yangtze文章编号：100l一4179(2012)21—0049—03裂隙产状对膨胀土边坡稳定性的影响研究孙慧，徐晗，胡波，赵亮(长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉430010)摘要：裂隙性是膨胀土的重要特性之一，裂隙的长度、倾角等对膨胀土边坡的稳定性有着重要的影响。针对南水北调中线工程膨胀土典型渠道边坡的固有非膨胀裂隙，考虑裂隙强度、位置、倾角和长度等因素，利用极限平衡法计算和分析了膨胀土渠

2、道边坡在不同裂隙产状下的边坡稳定性。结果表明，裂隙贯通率是影响边坡失稳形态及安全系数的重要因素，计算结果与现场观察相吻合，研究结论对南水北调中线工程膨胀土渠道边坡的设计具有指导意义。关键词：裂隙；膨胀土边坡；极限平衡法；稳定性中图法分类号：P642文献标志码：A“十一五”期间，长江科学院联合国内有关设计、虑干湿循环作用下膨胀土裂隙不断发展，认为裂隙将院校以及工程管理单位，先后在南水北调中线工程总膨胀土分割成块体系统，为此，建立了一种新的边坡稳干渠南阳和新乡段建设了两个现场试验基地，开展膨定非连续变形分析

3、方法，获得了很好的应用效果∽。。胀土渠道边坡稳定性的现场试验和处理措施研究工以上有关裂隙性膨胀土边坡稳定的研究成果，主要是作。同时，在室内运用大型离心机、高精度cT扫描三针对干湿循环引起的浅表层裂隙，在降雨作用下土体轴仪等试验设备，全面、系统地开展了有关膨胀土的力强度衰减和雨水入渗产生的边坡失稳过程，而对于膨学特性、破坏机理、稳定分析等方面的研究工作，提出胀土地层中“原生”的，具有一定优势倾向、含有一定了膨胀土渠坡两种主要破坏模式，即：裂隙强度控制下厚度充填物，并且强度极低的“天然”裂隙面或裂隙带的渠坡

4、失稳和膨胀变形引起的渠坡失稳。认为，裂隙对膨胀土边坡稳定的影响鲜有研究。延伸长度、倾角等裂隙产状对膨胀土边坡稳定具有重本文以极限平衡分析方法为理论基础，在边坡稳要的影响。定分析中考虑裂隙强度、位置、倾角和贯通率等对边坡目前，有关膨胀土边坡稳定性分析大多集中在降稳定性的影响，取得膨胀土边坡在不同裂隙性状下的雨入渗对膨胀土边坡的破坏作用上，而对裂隙引起的稳定安全系数。膨胀土边坡失稳研究较少。少量的涉及到裂隙对边坡1考虑裂隙产状的极限平衡计算方法稳定性影响的成果，也多集中在浅表层由于干湿循环所产生的无规则的裂

5、隙上。如包承纲等探讨了边坡浅目前进行裂隙性膨胀土边坡稳定性分析时，一般层在干湿循环条件下所产生的干缩裂隙对降雨入渗后将具有裂隙结构的膨胀土视为分层均质。根据室内或的边坡破坏过程的影响。1‘23，认为降雨是引起边坡失现场进行的裂隙性膨胀土抗剪强度试验，通过强度大稳的诱发因素。姚海林等研究了裂隙性状对膨胀土超小的变化来反映裂隙的存在，进而进行边坡稳定性分固结性和强度的影响¨1，利用物理和力学的方法现场析。这种分析方法没有考虑裂隙的长度、位置和倾向实测了膨胀土的开裂(风化)深度，并在此基础上，进等，其稳定分析

6、很难准确反映边坡工程的实际状态。行了考虑膨胀土裂隙的边坡稳定性分析。林育梁等考为此，程展林等提出了考虑裂隙产状的极限平衡理论收稿日期：2叭2—04—24基金项目：国家自然科学基金资助项目(51108042，51008035)作者简介：孙慧，女，工程师，博士，主要从事环境岩土工程的研究。E～mail：sunhul—hust@126．com50计算方法。5j。的裂隙)和裂隙贯穿率对膨胀土边坡稳定性的影响。考虑裂隙产状的极限平衡计算方法，研究了裂隙的分布范围、倾斜度、排列方向等空间分布因素，并将土的强度分为土

7、块强度和裂隙面强度，其参数以试验来确定。2计算模型和强度参数本文所研究的裂隙，并非指一般浅层面由于干湿循环所产生的胀缩裂隙，即次生裂隙，而是指天然土层中固有的、非胀缩变形产生的裂隙，其为地质和淋漓等复杂作用形成的含有灰白色充填物的裂隙，本文称之为“原生裂隙”。冯玉勇等曾研究了南阳膨胀土的宏观结构特性’6。，并将南阳盆地的天然膨胀土边坡结构概括为图1的结构型式。图2裂隙膨胀土边坡计算模型表1裂隙计算参数名称。(jg筹‘c／m。)【芝g‘絮cm警。)含眚水嚣竿％／％摩零(。尹J偶k黧r87裂隙面强度1．62

8、2．0421．O109膨胀土块强度1．652．0423．O2118针对图2(b)中不同位置的7段裂隙对渠道边坡图1天然膨胀土边坡¨1稳定性进行了数值计算。假设裂隙位于图2(b)中1图1中坡顶处为短小且杂乱无规的次生裂隙，随号裂隙处，其余均为膨胀土。同理假设裂隙位于2号着深度的增加，到大气影响深度以下，次生裂隙逐渐消裂隙处进行计算，依此类推，计算结果和滑动面示意如失，而原生裂隙发育明显，且长度比浅层裂隙更长、裂表2和图3所示。计算结果表明，通