基质吸力对巴东组软岩碎屑土夹层强度影响的试验研究

发布时间：2020-01-23 16:37

【摘要】：宜昌—巴东高速路部分路堑边坡因发育碎屑土夹层而稳定性变差,影响高速公路的建设与运营。水对巴东组软岩碎屑土夹层的强度与变形特性影响显著,而目前针对其非饱和强度特性开展的研究并不多。为探索基质吸力对碎屑土夹层强度的影响,利用GDS非饱和三轴仪开展其强度试验研究,得到碎屑土夹层的非饱和强度指标。结果表明基质吸力对巴东组软岩碎屑土夹层强度影响显著,碎屑土夹层的总黏聚力与峰值强度都随基质吸力的增大而呈非线性增长,内摩擦角φb则随基质吸力的增大先减小而后趋于稳定,且都小于有效内摩擦角φ'。研究表明基质吸力碎屑土夹层的强度特性影响较大。
【图文】：

/kPa(σ3-ua)/kPaσ3/kPaua/kPauw/kPa(σ3-ua)/kPa剪切速率/(mm/min)11201505010025015050100250150501000.00222202505020035025050100350250501000.00233203505030045035050100450350501000.00244204505040055045050100550450501000.002注:us表示基质吸力3成果分析与讨论3.1饱和土三轴剪切试样制备过程与非饱和三轴试验一致，采用固结排水试验，试样施加的围压分别为100kPa、200kPa、300kPa，剪切速率为0.002mm/min。试验完成后，绘制一系列摩尔圆及包络线(图1)，得到饱和土抗剪强度指标c'=2.25kPa，φ'=31°。图1饱和碎屑土夹层三轴试验结果Fig.1Ｒesultsofthetriaxialtestforthesaturatedsoil3.2非饱和土三轴剪切3.2.1应力-应变关系图2为碎屑土夹层土样强度试验得到的应力应变曲线，可见土样的应力应变曲线都呈现应变硬化特性，开始时土样的偏应力随应变的增加而快速增大，最终趋于定值，并达到峰值强度。对比不同基质吸力下土样的应力-应变曲线，可见相同应变下，土样的基质吸力越大，偏应力越大，土样破坏时的峰值强度也越大。碎屑土夹层土样的非饱和峰值强度远远大于饱和样的峰值强度，说明基质吸力对碎屑土夹层的强度贡献较大。3.2.2应变-体变关系图3为土样剪切过程的应变-体变曲线，可见土样在剪切过程中均发生剪缩。开始时土样随剪切的进行图2非饱和土三轴试验应力-应变关系曲线Fig.2Stress-straincurvesofthetriaxialtestfortheunsaturatedsoil而快速压缩，体变一定量后土样不再剪缩，体变最终趋于稳定。土样的基质吸力越大，产生的体变量也越大，剪缩越明显，即含水率低的土样在剪切过程中产生的压缩体变量更大，这是由于含水率越低，土样内部孔隙

00350250501000.00233203505030045035050100450350501000.00244204505040055045050100550450501000.002注:us表示基质吸力3成果分析与讨论3.1饱和土三轴剪切试样制备过程与非饱和三轴试验一致，采用固结排水试验，试样施加的围压分别为100kPa、200kPa、300kPa，剪切速率为0.002mm/min。试验完成后，绘制一系列摩尔圆及包络线(图1)，得到饱和土抗剪强度指标c'=2.25kPa，φ'=31°。图1饱和碎屑土夹层三轴试验结果Fig.1Ｒesultsofthetriaxialtestforthesaturatedsoil3.2非饱和土三轴剪切3.2.1应力-应变关系图2为碎屑土夹层土样强度试验得到的应力应变曲线，可见土样的应力应变曲线都呈现应变硬化特性，开始时土样的偏应力随应变的增加而快速增大，最终趋于定值，并达到峰值强度。对比不同基质吸力下土样的应力-应变曲线，可见相同应变下，土样的基质吸力越大，偏应力越大，土样破坏时的峰值强度也越大。碎屑土夹层土样的非饱和峰值强度远远大于饱和样的峰值强度，说明基质吸力对碎屑土夹层的强度贡献较大。3.2.2应变-体变关系图3为土样剪切过程的应变-体变曲线，可见土样在剪切过程中均发生剪缩。开始时土样随剪切的进行图2非饱和土三轴试验应力-应变关系曲线Fig.2Stress-straincurvesofthetriaxialtestfortheunsaturatedsoil而快速压缩，体变一定量后土样不再剪缩，，体变最终趋于稳定。土样的基质吸力越大，产生的体变量也越大，剪缩越明显，即含水率低的土样在剪切过程中产生的压缩体变量更大，这是由于含水率越低，土样内部孔隙中未被水占据的空间越大，以含气为主的大孔隙越容易被压缩闭合，从而使土样产生更大的体变量，以上说明基质吸力对碎屑土夹层的变形性质影响显著。图3非饱和三轴试验体变与应变关系曲?

【参考文献】

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1 林伟平 ,田开圣;成层岩体中软弱层带的工程特性[J];长江水利水电科学研究院院报;1986年02期

2 龚裔芳;金福喜;张可能;周斌;;红砂岩泥化夹层力学特性及其对边坡稳定性的影响[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2010年02期

3 戴广秀;凌泽民;石秀峰;张宁;;葛洲坝水利枢纽坝基红层内软弱夹层及其泥化层的某些工程地质性质[J];地质学报;1979年02期

4 柴波;殷坤龙;;三峡库区巴东新城区库岸三叠系巴东组层间软弱带[J];工程地质学报;2009年06期

5 卢海峰;陈从新;沈强;于洪丹;;鄂西南巴东组红层边坡夹层成因及特性[J];水文地质工程地质;2010年01期

6 柳群义;朱自强;;不同含水量条件下红砂岩泥化夹层的剪切特性[J];沈阳工业大学学报;2012年02期

7 徐瑞春;;葛洲坝红层中软弱夹层的构造类型研究[J];人民长江;1981年02期

8 程强;周德培;封志军;;典型红层软岩软弱夹层剪切蠕变性质研究[J];岩石力学与工程学报;2009年S1期

9 詹良通;吴宏伟;;非饱和膨胀土变形和强度特性的三轴试验研究[J];岩土工程学报;2006年02期

【共引文献】

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1 秦鸿;;软弱夹层边坡变形性状及其影响因素分析[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2011年02期

2 邹维列;谢妮;齐广洲;王钊;;非饱和路基粘土强度与变形特性的三轴试验研究[J];水利与建筑工程学报;2010年04期

3 肖拥军;殷坤龙;柴波;;含软弱夹层库岸滑坡滑带发育特征研究[J];工程地质学报;2011年01期

4 张永安;李峰;;红层泥岩的剪切蠕变试验研究[J];工程勘察;2010年04期

5 阙云;姚晓琴;陈祖鑫;林登辉;;福建非饱和花岗岩残积土强度特性的试验研究[J];公路;2012年06期

6 周强科;何s

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