含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响-论文.pdf

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1、第32卷第8期水电能源科学Vo1．32No．82014年8月WaterResourcesandPower文章编号：1000—7709(2014)08—0065—04含水率和干湿循环对人工填土边坡稳定性的影响张雅慧，胡斌，秦雨樵，李硕琦(中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074)摘要：基于土体Mohr—Coulomb准则做了重塑土直剪试验，获得了不同含水率和干湿循环次数下粘性土抗剪强度参数及其变化规律，即随着含水率的增加，粘聚力先增大后减小，内摩擦角逐渐减小；随着干湿循环次数的增加，粘聚力先剧烈下降后趋于稳

2、定，内摩擦角变化较小；含水率和干湿循环次数的增加，均使得土体抗剪强度降低。将试验结果应用于边坡稳定性计算中表明，含水率增加会导致边坡稳定性系数急剧下降，千湿循环次数增多也会导致边坡稳定性下降，但循环5次后，边坡稳定性基本保持不变。关键词：含水率；干湿循环次数；直剪试验；抗剪强度；边坡稳定中图分类号：TU43文献标志码：A(r为抗剪强度；为土体所受的正应力；为内摩1引言擦角；c为粘聚力)，通过直接快剪试验，测定不同含水率和干湿循环次数条件下重塑粘土的抗剪强土体的抗剪强度是决定土质边坡稳定性的关度随正应力的变化情况，进

3、而计算抗剪强度参数键因素。影响土的抗剪强度指标的因素有很多，C、值，分析含水率和干湿循环对土的抗剪强度如土的结构、密度、含水率、干湿循环等。对于同的影响及其原因。一压实度下的土质来说，土的结构和密度在局部试验土样来自武汉地区第四纪粘土，均制作范围内的变化不会太大，而含水率的变化及其对成重塑土样，其基本物理性质指标见表1。参数的影响比其他因素大L1]。此外，季节变化、地表1武汉地区第四纪粘土基本物理性质参数Tab．1Fundamentalphysicalparametersof下水水位升降及降雨蒸发等也可引起土体的干

4、湿quaternaryclayinWuhan循环效应。干湿循环环境下土体呈现一定的软化特性，极易导致坡体失稳，造成严重的地质灾害[2]。关于含水率和干湿循环对抗剪强度的影响的研究一般只讨论一种因素的影响，且均未进行实例分析l_】]。为此，本文做了不同含水率和干2．1含水率试验湿循环次数下的直剪试验，探讨了含水率和干湿配置不同含水率(叫)土样5组，含水率由小循环对土体抗剪强度参数的影响，并分析了产生到大依次为14、17、2O、23、26，保鲜密原因，在此基础上运用Geostudio2007软件对比封24h后制作环刀样

5、，每组环刀样4个，控制所分析了瑞典条分法、毕肖普法和简布法计算的土有环刀样干密度均为1．667g／cm。。制样完成后坡稳定性系数，结果可为工程实际提供一定的参考。做直剪试验，正应力分别取100、200、300、400kPa。制样和试验过程中，严格控制密封条件，以2试验方案防水分蒸发。2．2干湿循环试验基于土体Mohr-Coulomb准则，即r—atang+c取初始含水率为25的重塑土，分5组，分收稿日期：2014—04—13，修回日期：2014—05—26基金项目：国家自然科学基金项目(41172281)；中央高校

6、基本科研业务费专项资金项目(摇篮人才计划CUGI100413)；国家重点基础研究发展计划973资助项目(2011CB710604)作者简介：张雅慧(1994一)，女，研究方向为岩土力学特性与边坡稳定性，Email：961941345@qq．corn通讯作者：胡斌(1974-)，男，博士、教授，研究方向为隧道与边坡稳定性分析、岩士工程数值模拟，E-mail：40275083@qq．com·66·水电能源科学别干湿循环1～5次，干湿过程见图1。自然风干由图2可知：①粘聚力随含水率的增大呈先增最小含水率为10，均匀喷水增

7、湿最大含水率为后减的趋势，在含水率约为17时出现峰值。该60，自然风干至25含水率时制作环刀样，每现象表明，当含水率较低时，土颗粒之间的吸附、连组4个，保持所有环刀样密度为1．9g／cm。。完接作用随着含水率的增加而增强，从而使得土的成制样后开展直剪试验，正应力分别取100、200、粘聚力增大；当含水率达到一定值后，土颗粒间的300、400kPa。结膜水厚度变大，孔隙水压力增加造成有效应力8O降低]，故粘聚力随着含水率的增大而减小。②60内摩擦角随含水率的增大而单调减小，二者近似o呈线性关系。该现象表明，土体中的水

8、能够对土知20颗粒产生润滑作用和孔隙水压力，使得土颗粒间0123的摩擦力减小，故内摩擦角随含水率的增大而减小。干湿循环次数／次图1干湿循环的过程设计3．2干湿循环对抗剪强度的影响Fig．1Designofcyclicdry-wetprocess经过不同干湿循环次数后，重塑土样切应力与正应力关系见表3。由表3可看出，土体抗剪强度随循环次数的增加而降低，但降幅逐