土體流變性能及其對邊坡穩(wěn)定性影響研究.pdf

1、邊坡失穩(wěn)研究一直是工程界研究的熱點(diǎn)問題，作為構(gòu)成邊坡的主要材料，土的流變性質(zhì)與邊坡穩(wěn)定性息息相關(guān)，但是，從黏性土到砂性土，土體的流變性質(zhì)差異較大，目前尚缺少系統(tǒng)研究。本文以風(fēng)化頁巖土和沙作為基體材料，模擬了從黏土到砂土共計(jì)5種土樣，結(jié)合理論分析，采用實(shí)驗(yàn)研究的方法對其流變特性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并與邊坡失穩(wěn)之間的關(guān)系進(jìn)行了有限元模擬與分析。
　?、偻ㄟ^室內(nèi)試驗(yàn)，得出土體流變性能與各影響因素間定量規(guī)律:
　　1)在相同液限含水率百

2、分比下，土體蠕變變形隨含砂率增加而減小，應(yīng)力松弛時(shí)初應(yīng)力、終應(yīng)力及松弛量隨含砂率增加而增加，松弛比隨含砂率增加而減小。試驗(yàn)表明，當(dāng)含水率為0.923ωL時(shí)，A土（低液限黏土）蠕變變形與B土（含砂低液限黏土）、C土（含砂低液限黏土）、D土（砂質(zhì)黏土）、E土（砂質(zhì)黏土）相比，分別提高70.90％、117.59％、198.78％、630.62％;應(yīng)力松弛時(shí)，E土與A土相比，初應(yīng)力、終應(yīng)力、松弛量分別提高688.87％、2430.45％、172

3、.90％，松弛比降低65.37％;
　　2)土體蠕變變形隨含水率增大而增大，以A土為例，含水率為0.923ωL時(shí)蠕變變形量分別為含水率為0.823ωL、0.723ωL、0.623ωL、0.523ωL時(shí)的1.21、2.35、11.10、20.26倍;應(yīng)力松弛時(shí)的初應(yīng)力、終應(yīng)力和松弛量隨含水率增大而減小，松弛比隨含水率增大而增大，以A土為例，含水率為0.523ωL時(shí)初應(yīng)力、終應(yīng)力、松弛量較含水率為0.923ωL時(shí)增長1088.85％、

4、3002.79％、521.82％，松弛比則降低47.73％;
　　3)土體蠕變變形隨應(yīng)力等級提高而增大，且應(yīng)力超過一臨界值時(shí)，土體會發(fā)生非衰減蠕變，即發(fā)生不收斂的失穩(wěn)變形。土體發(fā)生非衰減蠕變時(shí)的蠕變變形隨含砂率的增加而減小，A到D四種土發(fā)生非衰減蠕變時(shí)的蠕變變形量分別為46.25×104με、28.75×104με、12.12×104με和2.5×104με，發(fā)生衰減蠕變與非衰減蠕變間的臨界應(yīng)力隨含砂率增加先增大后減小，A到D四種

5、土臨界應(yīng)力分別為32.61kPa、54.89kPa、32.30kPa、13.68kPa;應(yīng)力松弛試驗(yàn)中，軸向應(yīng)變較小時(shí)，初應(yīng)力、終應(yīng)力、松弛量隨應(yīng)變增長而增長，松弛比則相反，應(yīng)變較大時(shí)，土體由于破壞卸載，無論應(yīng)變多大，其初應(yīng)力都是一相對恒定值，終應(yīng)力隨應(yīng)變增大而減小，松弛量和松弛比隨應(yīng)變增大而增大;
　　4)隨加載速率的增加，土體蠕變變形增加，應(yīng)力松弛的初應(yīng)力、松弛量和松弛比增加，終應(yīng)力降低。加載速率增大5倍，含水率為0.723ω

6、L的A土蠕變變形增長20.10％，應(yīng)力松弛時(shí)初應(yīng)力、松弛量和松弛比分別增加3.83％、24.41％和19.79％，而終應(yīng)力降低9.29％;
　　②土體流變特性與邊坡穩(wěn)定性間關(guān)系:
　　1)土體蠕動(dòng)變形是土質(zhì)邊坡發(fā)生變形破壞的關(guān)鍵因素，且伴隨著邊坡變形破壞的所有階段;
　　2)對同種土體蠕變性能影響最大的因素是含水率，邊坡工程中應(yīng)特別注意防排水設(shè)施的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)，保證邊坡中的水及時(shí)排除，邊坡土體含水率不應(yīng)長期高于從固

7、體狀態(tài)到流變狀態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界含水率;
　　3)對一邊坡工程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測和取土試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，邊坡土體蠕變性能呈現(xiàn)出“季節(jié)性”，多雨季節(jié)土體蠕變性能強(qiáng)，邊坡位移增長快，少雨季節(jié)土體蠕變性能不明顯，邊坡位移增長慢，這一規(guī)律與數(shù)值模擬結(jié)果一致;
　　4)高含水率下，含砂率低的黏土中的水難以流出，土樣容易滑動(dòng)（流動(dòng)），更不穩(wěn)定，因此，在多雨地區(qū)，若邊坡坡度小于砂土休止角或有支檔結(jié)構(gòu)時(shí)，砂土比黏土更適合作為邊坡填筑材料;
　　5)通