鄂东南崩岗区花岗岩风化岩土体抗剪强度的异向性

发布时间：2021-08-13 00:32

　　旨在从岩土力学性质的角度为崩岗侵蚀提供理论依据,采用直接剪切实验,对鄂东南崩岗区典型花岗岩风化岩土体剖面不同方向上原状土的抗剪强度进行测定,并分析了花岗岩风化岩土体抗剪强度在剖面尺度上的异向性及其影响因素。结果表明,饱和条件下,花岗岩风化岩土体黏聚力和内摩擦角的变化范围分别为3.19～19.26 kPa和26.50°～32.42°,其中B₂层黏聚力最大,而各层次间内摩擦角的差异并不明显（p>0.05）;黏聚力和内摩擦角均存在明显的异向性,其中水平方向总体大于垂直方向,且黏聚力的异向性较内摩擦角更明显。不同方向上抗剪强度的影响机理不同,其中,垂直于剖面方向上,黏聚力主要受毛管孔隙度（r=-0.97,p<0.01）和粉粒含量（r=0.94,p<0.05）的影响,而水平方向上仅与粉粒含量（r=0.91,p<0.05）显著相关;而液限对水平方向上的内摩擦角影响显著（r=-0.99,p<0.05）。对于花岗岩风化岩土体抗剪强度的异向性而言,其主要受自然含水率（r=-0.98,p<0.01）、有机质（r=-0.93,p<0.05）和塑... 

【文章来源】：水土保持学报. 2019,33(06)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

剖面和采样示意

图2为4种法向应力下的土壤在2个方向上的抗剪强度—剪切位移曲线。饱和条件下,各层土壤的抗剪强度均随法向应力的增加而增加,逐渐趋于稳定,总体表现为应力硬化特征。对比不同的土层,相同法向应力下的抗剪强度通常随着土层深度的增加而减小,A层和B1层的抗剪强度较高,而C1层抗剪强度最低,其中A层的峰值抗剪强度为36.62～142.56 kPa,是C1层的1.15～1.23倍,这与不同层次间颗粒组成的差异一致。在整个土壤剖面内,土壤黏聚力的变化趋势与抗剪强度一致(图3a)。黏聚力包括土粒间引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力[30]。A层和B1层黏聚力较大,而C1层和C2层的黏聚力较小,最大黏聚力14.50～19.26 kPa出现在B2层(110—170 cm)。土体的内摩擦角则主要由土壤颗粒之间的咬合摩擦力、土壤颗粒粗糙面之间的滑动摩擦力和土壤受力产生形变颗粒重新分布共同决定。相同方向下的内摩擦角随深度变化程度较小(图3b),其中C2层土壤的内摩擦角最大,为30.86°～32.42°。

在整个土壤剖面内,土壤黏聚力的变化趋势与抗剪强度一致(图3a)。黏聚力包括土粒间引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力[30]。A层和B1层黏聚力较大,而C1层和C2层的黏聚力较小,最大黏聚力14.50～19.26 kPa出现在B2层(110—170 cm)。土体的内摩擦角则主要由土壤颗粒之间的咬合摩擦力、土壤颗粒粗糙面之间的滑动摩擦力和土壤受力产生形变颗粒重新分布共同决定。相同方向下的内摩擦角随深度变化程度较小(图3b),其中C2层土壤的内摩擦角最大,为30.86°～32.42°。不同方向土壤的黏聚力和内摩擦角与土壤理化性质间的相关分析(表2)表明,饱和条件下,花岗岩风化岩土体的黏聚力主要受毛管孔隙度和粉粒含量的影响,其中毛管孔隙度(r=-0.97,p<0.01)和粉粒含量(r=0.94,p<0.05)是导致垂直方向上岩土体黏聚力变化的主要原因,而粉粒含量(r=0.91,p<0.05)则引起水平方向上的黏聚力变化。水平方向下的内摩擦角与液限呈显著负相关(r=-0.99,p<0.05)。


本文编号：3339375