炭质页岩蠕变特性及软弱夹层边坡稳定性分析-论文.pdf

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1、湖南交通科技第4o卷第3期Vo1．40No．32014年9月HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGYSep．2014文章编号：1008—844X(2014)03-0001—04炭质页岩蠕变特性及软弱夹层边坡稳定性分析左巍然。刘平(1．湖南省公路设计有限公司，湖南长沙410011；2．湖南华罡规划设计研究院有限公司，湖南长沙410076)摘要：炭质页岩为一种遇水崩解、强度低的膨胀型软岩，作为软弱夹层其蠕变性对边坡的稳定性影响较大。基于室内三轴蠕变试验研究了国道G319泸溪段某边坡夹层炭质页岩的蠕变变形规律，拟

2、采用的传统西原模型在低于临界值应力水平作用下的拟合精度不高，对传统的西原模型低应力水平阶段的蠕变方程增加宾哈姆体，从而得到符合炭质页岩蠕变特性修正的西原模型。同时对非均质边坡的求解使用了传统的均质强度折减法理念，提出适用于非均质边坡稳定性求解方法的强度折减法，即将各岩土层所有参数同时折减某一系数。基于该改进的强度折减法使用FLAC如得到的边坡整体稳定性系数与使用Slide极限平衡法得到的结果相近，验证了该折减方法的可行性。关键词：炭质页岩；蠕变特性；改进的西原体模型；软弱夹层；强度折减法中图分类号：U416．14文献标识码：A进行数据分析，认

3、为当炭质页岩崩解稳定时分维数0引言约为1．7。田四明通过现场工程实例，分析炭质国道G319泸溪段沿线路基地质情况复杂多页岩在高地应力状态下变形力学机制以及其破坏形变，沿线不良地质主要体现于炭质页岩夹层地质，且态，为高地应力炭质页岩的围岩处治提供理论支撑。多处于河道的旁边，在河水的浸泡和雨水的人渗共而对于软弱夹层边坡的稳定性分析大多采用郑颖人同作用下，多处路基边坡存在滑坡隐患，同时因炭质院士等人发展的强度折减法【6引，但大多解决的是页岩强度低、水理性强、受环境影响大等特点，因此均质岩土体边坡，对于非均质(即含软弱夹层、具有该路段出现不同程度的路

4、面沉陷和边坡崩塌等情多组优势结构面及岩土体多层分布等情形)使用强况，对路面的行车安全和道路的正常使用影响较大。度折减法的研究尚少。基于此，本文以国道G319炭质页岩为灰岩、砂岩、泥岩、页岩等富含碳呈泸溪段某软弱夹层边坡为工程实例，通过室内蠕变黑色的互层地质体。炭质页岩主要分布于广西、湖试验研究处于低应力的软弱夹层炭质页岩的蠕变特南、贵州等地，并呈显著的地域差异性¨J。因交通性，并基于改进的强度折减法来分析含软弱夹层边工程网络逐渐扩展与加密，高速公路建设不可避免坡整体稳定性。地会遇到炭质泥岩等软岩地质体，对炭质页岩的研1国道G319泸溪段边坡简

5、介究也逐渐兴起。宋勇军使用蠕变试验得出水及加荷载对炭质板岩的强度影响以及在各等级应力水国道G319K1564+900一K1565+000段边坡平下岩石蠕变变形特性，并通过引入硬化函数及损位于泸溪县白沙新城城东国道左侧，该场地原始地伤变量改进Burgers蠕变模型且将此模型嵌套到貌为剥蚀山地缓坡丘陵地貌，地形坡度l5。～35。，FLAC如程序中，实现炭质板岩蠕变本构模型的二次南高北低，地表植被发育。该滑坡由人工开挖切坡开发。刘钦通过三轴压缩及蠕变试验得出炭质形成，边坡坡向为290。，坡脚走向为北东一南西页岩蠕变全过程的力学性态，并通过MATLA

6、B平台215。，长134m。坡体物质由粉质粘土和强～中风实现了蠕变参数的集成、稳健取值。罗根传等人化炭质页岩组成，其中坡体软弱夹层为强风化的炭实施恒温下炭质页岩的崩解试验，并引入分形理论质页岩，薄层状，黑色，层理清晰，裂隙密集，岩芯多收稿日期：2014·06·09作者简介：左巍然(1979-)，男，工程师，主要从事公路工程的科研与设计工作。2湖南交通科技40卷呈短柱状及长柱状，岩芯暴晒易崩解，泡水易软化，为极软岩。在地表切割相对较陡的斜坡地带，岩体易风化变质变软，暴露地表易崩解，极易发生崩塌、滑坡等，使边坡失稳。滑坡体经过近来年的不断变形活动

7、，产生的变形现象主要为地面开裂和局部沉落。总的来看，该滑坡体目前的变形处于蠕动阶段，当遇外界不利因素作用时(如暴雨、震动等)变形将向国道进一步发展。2软弱夹层炭质页岩蠕变特性试验时I司／h2．1不同偏应力下炭质页岩蠕变试验图2不同偏压力加载下蠕变曲线图试件取自319国道泸溪县白沙新城区319国道2．2炭质页岩改进的西原蠕变模型泸溪段K1564+900处边坡软弱夹层的强风化炭质根据对软弱夹层强风化炭质页岩的蠕变性质分页岩。实验采用TSZ3．0—2．0型台式三轴仪与改制析结果，用虎克弹簧体描述弹性阶段的变形，开尔文的蠕变仪器如图1所示，采用分级等

8、差加载方式，用体描述衰减蠕变阶段的变形，宾哈姆体描述稳定蠕数显位移传感器记录在不同偏压控制下的应变值。变阶段的变形，采用串联的方式将各元件连结在一采用围压为100k