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《香港大屿山残坡积土的残余强度试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第6卷第3期工程地质学报Vol.6No.31998年9月JournalofEngineeringGeologySep.,1998X香港大屿山残坡积土的残余强度试验研究戴福初王思敬李焯芬(中国科学院地质研究所工程地质力学开放研究实验室北京100029)(香港大学香港)摘要粘性土的残余强度是边坡稳定性评价、桩基与土的相互作用机理研究及填土边坡设计中的重要参数。本文在综述大量文献的基础上,结合香港大屿山火山岩风化残坡积土的残余强度试验研究,分析了残余强度的测试方法和影响残余强度的因素。研究结果表明,残余强度与有效法向应力间具有明显的非线性关系;与单剪测试结果相比,多级剪测试结果明显偏
2、高。关键词残余强度残坡积粘性土剪切试验粘性土在排水条件下的残余强度是岩土工程中的重要参数。它在老滑坡体的稳定性评价、桩与土的相互作用机理研究、土体工程特性评价及边坡稳定性问题中的渐进性破坏的危险性分析及填土边坡稳定分析与设计中有着极为重要的意义。本文选取香港大屿山凝灰岩及流纹质火山岩风化后形成的残坡积土为研究对象,采用Bromhead环剪仪进行了残余强度的试验研究。1残余强度的测试方法残余强度是指以缓慢剪切速率达到相当大的剪切位移条件下所达到的最小剪切强度[16]值。对于超固结原状粘性土,其排水强度在峰值后出现的应力跌落主要是由于土体含水量的增加和粘粒成分平行剪切方向重新定向排
3、列所致。前者完成后达到完全软化或临界状态强度;随着剪切位移的增加,粘粒成分定向排列完成后,强度达到残余值并保持不变。对于正常固结粘性土而言,峰后的强度降完全是由于颗粒重新定向所致。颗粒重新定向对强度的影响只是在含有片状粘土矿物并且粘粒(<0.002mm)含量超过20%～25%的粘性土中才产生作用。对于粘粒含量低的粉砂或砂质粘性土,即使剪切位移很大,其强度与正常固结土的峰值强度基本相等,而该类超固结土的峰后强度降几乎完全是由于含水量的增加所致。排水条件下粘性土残余强度的测试方法主要有三种:¹反分析评价方法;º反复直剪X收稿日期:1996-04-10;收到修改稿日期:1997-05
4、-20。第一作者简介:戴福初,男,1967年出生,博士研究生,工程地质专业。224工程地质学报第6卷测试法;»环剪测试法。对于老滑坡体的评价或正在缓慢滑动的斜坡而言,反分析往往是一种行之有效的确定滑带土体残余强度的方法。然而在反分析过程中需要给定安全系数值,因而所得结果往往具有相当程度的不确定性。从残余强度的概念出发,反复直剪测试具有较明显的缺陷:¹直剪产生的水平剪切位移量有限,试样不能在同一方向上有较大的连续剪切变形,因而可能只有部分粘粒成分重新定向排列;º剪切过程中剪切面面积不断变化,土体所受有效法向应力并非恒定值;而且试验过程中由于剪切面的暴露,可能导致部分土粒挤出,因而
5、造成土体所受法向应力并不均匀。鉴于以上原因,反复直剪测试结果[1,2,17]与环剪相比可能偏高。[1,3,8,11]目前已研制了各种不同类型的环剪仪。然而[3]环剪仪因其价格低廉、操作简[4,5,16]便而获得了越来越广泛的应用。一些研究结果表明Bromhead环剪仪性能优良,测试结果可靠。一般说来,环剪测试方法主要有三种:¹单剪(single-stageshearing),º预剪(pres-hearing),»多级剪(multistageshearing)。单剪是在试样固结后,只在一级有效固结压力或法向应力下进行剪切;预剪是指试样固结后,剪切试验前先快速剪切,形成剪切面,然后
6、再缓慢剪切,其优点是能很快达到残余强度;而多级剪是指试样在较低法向应力下固结剪切达残余强度后,再加载至下一级有效法向应力,固结后继续剪切,如此反复。2影响残余强度的主要因素2.1粘粒含量、矿物成分及土的塑性的影响许多研究者对粘粒含量、土的塑性指数与残余强度的关系进行了研究,得出了一些定量关系。由于残余强度并非一个常数,它与有效法向应力水平有关,因而残余强度与土的[7]塑性指数或粘粒含量间必须在不同的有效法向应力水平条件下建立相关关系。一般来说土的粘粒含量、塑性指数越大,其残余强度越小。文献[13]在研究矿物成分、法向应力、应变速率、孔隙水化学特征对残余强度的影响时发现矿物成分是
7、最重要的影响因素。片状矿物比针状和亚角砾状矿物的残余强度[14]低。2.2剪切速率的影响Skempton(1986)研究表明,当剪切速率在较缓慢的速率范围内变化时对残余强度影响很小,然而当剪切速率大-1于100mm·min时则特性发生了质的变化。对于各种不同类型的土,从粘质粉砂到塑性粘土,其测试结果表明剪切速率对残余强度均有影响,这种影响可[19]用图1表示[19]。残余强度q图1残余强度随剪切速率变化的典型曲线s的剪切速率Fig.1Typicalvariationofinresidual效
