哀牢山东麓典型土体现场推剪试验研究

王自文 于志华

(北京爱地地质勘察基础工程公司，北京 100144)



哀牢山东麓典型土体现场推剪试验研究

王自文 于志华

(北京爱地地质勘察基础工程公司，北京 100144)

采用现场推剪试验法，选取哀牢山东麓典型土体为试样，对土体力学性质进行了试验研究，得出了含碎石土体的抗剪强度参数，并分析了试验结果的可靠性，为该地区斜坡的稳定性评价提供了计算参数。

岩土体，推剪试验，力学性质，抗剪强度，可靠性

哀牢山位于中国云南中部，为云岭向南的延伸，是云贵高原和横断山脉的分界线，也是元江和阿墨江的分水岭。山体东部因沿断裂带下切较陡，相对高差大，属地质灾害高发区，尤其是浅表层滑坡灾害最为突出。为减少滑坡灾害带来的人员及经济损失，需明确滑坡的失稳机理，而岩土体物理力学参数测试，是进行滑坡稳定性分析与变形评价的工作基础。

一般岩土体的物理力学参数都是通过大量的室内试验，测试得到的，但实际工作中，室内试验所需要的试样达不到理想状态，经常会遇到土体中含有碎石的情况，针对这种不适合进行室内试验的土体，采用现场推剪试验是获取岩土体力学参数的一种实用方法。本文选取哀牢山东麓典型土体进行现场推剪试验，从而获取土体的物理力学参数，为斜坡失稳机理的研究提供依据[1]。

1 试验原理及方法

1.1 试验原理

推剪试验法的基本原理是通过对土体施加连续推力，当推力超过土体的极限强度后，土体就会失去稳定而滑动。当推力作用在土体上时，土体试样就会受到挤压，受到挤压的土体除了沿着推力施加的方向发生位移外，还会朝四周挤压的方向发生侧向应变，发生这种应变的同时土体试样也会受到周围土体的约束，从而产生侧压力，而表面为临空面，土体不受约束，其余三个侧面则受到约束作用，故需要考虑侧压力的作用。这样作用在试样上的力，既有本身重力外，还包括水平推力及水平推力产生的侧压力，从而这些力形成了滑动力和抗滑力。当滑动力等于抗滑力时，土体就处于极限平衡状态。根据这一原理，可求出土体的抗剪强度指标[2，3]。

推剪试验参数计算公式如下：

其中，Pmax为最大水平推力，kN/m；Pmin为最小水平推力，kN/m；gi为第i块的重力，kN/m；G为滑动块总重，kN/m；αi为第i块滑动面与水平面夹角，(°)；Li为第i块滑动面在剖面山的线长度，m。

1.2 试验方法

现场推剪试验采用水平推剪方法，获得堆积体软弱结构面的分布与强度指标。在试坑底部选择未受开挖扰动的土体作为试验位置，在旁侧挖一个深度为预定试样高度的槽，槽的宽度以满足千斤顶、底座垫板和推土垫板安装的要求即可。对试验土体用双层薄钢板与两侧土层分开，以限制剪裂面的发展范围，两双层薄钢板之间的土体宽度即为推剪试验土样的宽度，此次试验土样宽度取50 cm，土样高度取25 cm，如图1所示。

2 试验区域与试样

本次试验选取位于哀牢山东麓的岩村箐为试验区域。在不同高程处选取三处地点开展试验。试样的描述如表1所示。

表1 试样的描述

3 试验结果与可靠性分析

3.1 试验结果

图2～图4为试验结束后剪切试样的剪切面。根据试验后得到的土体剪切面可得出滑动土体的剖面图。最终利用计算公式计算出这三个试样的抗剪强度参数，如表2所示[4]。

表2 抗剪强度参数结果

试样编号粘聚力值/kPa内摩擦角值/(°)试样一30.736.3试样二14.938.5试样三20.231.0

3.2 试验数据可靠度分析

1)水平推力影响。在其他影响因素不变的条件下，水平推力对抗剪强度参数的影响如图5，图6所示。从图中可以看出试样粘聚力随着最大水平推力增大明显增加，而内摩擦角随着最大水平推力增加增大幅度较小，即粘聚力敏感性较强，粘聚力大小受水平推力的影响变化较大；内摩擦角敏感性较弱，内摩擦角受水平推力的影响变化较小。水平推力测试误差由实验仪器决定，本试验采用的实验仪器已经严格标定[5]。

2)破坏面影响。推剪试样破坏面轨迹分为三种形式，如图7所示，滑面1，2，3。当其他因素不变，滑动面发生变化时，抗剪强度参数变化如图8，图9所示。从图8中可以看出，粘聚力变化幅度在2.5 kPa范围内，即粘聚力变化受试样不同破坏面形式的影响较小。从图9中可以看出，内摩擦角变化幅度在18°范围内，即内摩擦角变化受破坏面形式的影响相对较大。

4 结语

本文利用现场推剪试验的方法，对哀牢山东麓典型土体的抗剪强度参数进行了试验，从三个试样的试验中得出其抗剪强度参数，并对试验结果的可靠性进行了分析。试验研究结果可为哀牢山东麓斜坡的稳定性评价提供计算参数，从而为哀牢山东麓斜坡的治理提供设计参数[6]。

[1] 战继东.岩石工程勘探理论基础与相关技术[J].黑龙江科技信息,2012(22):14.

[2] 黄向京，王 维.红层软岩土石混合填料体的现场水平推剪试验研究[J].公路工程，2008,33(5):61-64.

[3] 吴旻硕，李 晓，赫健明.土石混合体原位水平推剪试验[A].中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C].2008:184-189.

[4] 刘斯宏，汪易森.岩土新技术在南水北调工程中的应用研究[J].水利水电技术，2009,40(8):61-66.

[5] 邵生俊，谢定义.饱和砂土的动强度及破坏准则[J].岩土工程学报,1991(1):24-33.

[6] 郑汉淮.残积土的抗剪强度相关系数[J].水电技术信息，1995(5):1-14.

In-situ push-shear testing research of typical soil in Donglu of Ailao mountain foothill

Wang Ziwen Yu Zhihua

(BeijingAidiGeologicalSurveyandFoundationEngineeringCompany,Beijing100144,China)

The paper applies in-situ push-shear test method, selects typical Donglu soil in Ailao mountain foothill as the testing example, studies the mechanical properties of the soil, and obtains the shear strength parameters of gravel soil, and finally analyzes the reliability of the testing results, which has provided some calculation parameters for the regional slope stability evaluation.

rock-soil mass, push-shear test, mechanical properties, shear strength, reliability

1009-6825(2016)11-0074-03

2016-02-01

王自文(1981- )，男，硕士，工程师； 于志华(1986- )，男，工程师

TU413

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