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滑带土是滑坡体重要构成部分之一,其物理力学性质与滑坡的形成与发展、滑坡稳定性的评价与分析、滑坡灾害的预测与防治等有着密切的关系。因此,开展对滑带土力学行为特性的试验研究是一项重要课题。 现阶段有关滑带土的研究,主要是针对一般性粘土的。然而,滑带土的组成方式往往千差万别,这导致滑带土具有很强的个性,研究一般性粘土并不具有普遍代表性。所以,需要对滑坡的成因机制进行统计分析,并总结归纳出各种类型滑坡的典型特征,以此来选择各类滑坡中最具有代表性的滑坡作为研究实例,对其滑带土的研究,既可以减少重复研究带来的无用功,又可以丰富、发展滑带土的整个研究理论和内容。 在中国四川盆地就普遍存在这一类近水平岩层滑坡,这种滑坡多发育于近水平砂、泥岩互层状地层中,岩层倾角一般不超过10°,如宣汉县天台乡滑坡、冯店垮梁子滑坡和在成南、成绵高速公路周边发现的多处这种类型的滑坡。这类滑坡滑带土的内摩擦角往往大于滑面倾角,按照传统的极限平衡理论,在近水平甚至反倾的斜坡中是很难发生大规模滑坡的。因此,该类滑坡的成因机制以及启动机理虽然一直颇受国内外学者的关注,但同时也颇具争议。 目前,国内外对这一类滑坡滑带土的研究还比较少。所以,作者在环剪试验的条件下,以中江垮梁子滑坡作为例,对该类型滑坡滑带土的力学行为特性进行试验研究。具体研究内容及结论如下: (1)通过对滑带土抗剪强度的环剪试验,试验结果显示:滑带土的峰值强度随剪切速率的增加而大幅度提高,但对残余强度值影响很小,残余强度都会收敛在很小的区域内,变化幅度在5%以内,几乎处于同一条直线上;滑带土的强度软化明显,峰值强度与残余强度差值随着剪切速率的增大而增大,且滑带土过峰值强度后衰减至残余强度所需的剪切位移随剪切速率的增加而增加;当法向应力越大滑带土衰减至残余强度所经历的位移越小,法向应力大小将影响剪切面土体颗粒沿剪切方向进行定向排列的程度。 (2)在环剪试验的条件下,分别研究了滑带土在扬压力和静水推力作用下的变性特征,试验结果显示:在扬压力的作用下,当扬压力增大至100kPa,滑带土才开始沿剪切面发生快速滑动变形;滑带土在剪切面形成后具有蠕变特性,滑带土在极低的剪应力下也能沿剪切面进行蠕变变形,此时滑带土的抗剪强度参数低于残余强度,两者折减系数约为0.963,所以,在静水推力的作用下,令剪应力增大超过残余强度1.54kPa时,滑带土开始沿剪切面快速滑动变形。 (3)剪切速率对滑带土残余强度的影响比较复杂。通过在剪切面上进行不同剪切速率下的环剪试验。其结果表明:滑带土经历极小的变形会达到峰值强度,随着剪切位移的增加,将缓慢衰减至残余强度;随着剪切速率不断提高,强度衰减至残余强度所需要的剪切位移逐渐增大,而残余强度在逐渐减小;孔隙水压并不是剪切速率影响滑带土残余强度的主要因素,而是剪切速率,其令剪切带处土体扰动,使剪切面上的颗粒位置发生改变,进而改变了滑带土的剪切模式及内摩擦角,导致滑带土残余强度的发生变化。 (4)通过对滑带土重塑样分别用体积压力板试验、滤纸法试验以及蒸汽平衡法试验进行全吸力范围内的土水特征曲线试验。试验结果显示:在不同吸力范围内的基质吸力随含水率变化关系差异明显。低基质吸力阶段,滑带土含水率由饱和降低至30.01%,其基质吸力增长缓慢;中基质吸力阶段,令含水率降低至10.58%,基质吸力增大速率明显加快;高基质吸力阶段,令滑带土的含水率降低至趋近于0%,吸力继续增长,但速率基本不发生变化。 (5)通过滤纸法制备非饱和土样,探讨不同饱和度对滑带土强度的影响。试验结果显示:剪切位移较小时,剪切带含水率变化不明显,但在长距离剪切位移条件下,试样土体水分将向剪切带发生迁移,剪切带处的含水率明显提高;饱和度主要通过基质吸力来对滑带土强度的产生影响,其总体趋势是土体强度随着饱和度的减小而增大,当基质吸力在0~0.1MPa范围内变化,滑带土抗剪强度变化不明显;当基质的吸力由0.1MPa继续增大,滑带土的强度也会随基质的吸力显著增大。