三峡库区万州区膨胀性滑带土抗剪强度参数变化规律的实验研究

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在三峡库区万州区广泛发育着一种特殊的滑坡,滑面倾角约3°~5°,近乎水平,还具有多层次、多期次、群发性等特点。这类滑坡由于滑体自身重力和外部附加荷载沿滑动面倾向方向的分力很小而不会导致滑坡滑动,所以近水平地层滑坡启动的难度往往较大。因此,近水平地层滑坡必定有着特殊的形成机制。 万州区近水平地层滑坡发生在完全固结成岩的中生代砂岩、泥岩地层中,这是一种比较特别的水平地层滑坡地质环境,地层成岩作用程度高,滑动面平缓,如果仅从暴雨这种外部因素解释其形成机制显然不能代表其成因的全部。分析研究发现万州区广泛发育着两种层位稳定的软弱夹层,且绝大部分近水平地层滑坡的滑动带受这些软弱夹层的控制。因此,万州区软弱夹层必定与近水平滑坡的形成机制有着密切的关系,很有必要对其进行全面系统的研究。 本文主要是以万州区控制滑动带的软弱夹层也即滑带土为研究对象,取典型的滑带土进行试验,全面系统的研究抗剪强度参数变化规律及其机理,并讨论这种滑坡滑带土抗剪强度参数的选取。 首先,对万州区滑带土的发育特征、矿物成分、微观结构以及膨胀特性等方面进行了分析研究。通过统计分析和实地考察发现万州区地层中的软弱夹层主要有两种:灰白色泥岩和紫红色泥岩,分布广泛,层位稳定。主要矿物成分为蒙脱石,伊利石,石英,长石等其中以蒙脱石为主。在滑面上发现有明显的滑动擦痕,滑带土中发育大量的微裂隙和微孔隙构造,还可见矿物的定向排列。且该滑带土具有很强的膨胀性,当滑带土受到约束压力时,其膨胀力明显减弱,压力会对膨胀土的膨胀率产生抑制作用。 其次,从影响滑带土抗剪强度参数的因数出发,设计出易于操作的试验,分别研究了粘粒含量、含水量和应力状态与抗剪强度参数的关系并解释其机理。通过试验研究表明,滑带土的粘聚力C随着粘粒含量的增加而增加,同时内摩擦角φ则逐渐减小,且呈很好的对数关系;抗剪强度参数都随着含水量的增加而减小,其对数与含水量有良好的线性关系;随着约束应力增多,滑带土的含水量、孔隙比都减小了,而抗剪强度参数明显增大。 然后,对膨胀性滑带土的残余强度进行了研究。膨胀性滑带土反复剪切试验研究表明,残余强度参数比峰值强度参数小了很多,C<,r>仅约为C<,f>的1/3,而φ<,r>仅约为φ<,f>的1/4。随着剪切的进行,矿物发生定向排列,部分矿物颗粒被剪损,颗粒间紧密的咬合关系逐渐变得平滑而宽松,抗剪强度参数逐渐减小,直到达到高度定向排列即残余强度才保持不变。最后,研究了这种滑坡滑带土抗剪强度参数的选取。在滑坡滑带土抗剪强度参数确定时,应针对滑坡所处的地质条件及其影响因数,再综合考虑试验、工程类比和反算来选取合理的参数。从滑坡的整体性上考虑,反算法综合性较好,符合滑坡的实际情况。 近水平地层滑坡膨胀性滑带土抗剪强度参数的研究不仅为滑坡形成机制的解释提供有力的证据。同时也为万州区近水平地层滑坡以及具有膨胀性滑带土滑坡的稳定性评价和设计治理提供可靠的依据。
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