風(fēng)化和降雨作用下軟巖邊坡穩(wěn)定性研究.pdf

1、山體滑坡是山區(qū)常見(jiàn)的自然災(zāi)害，其危害性很大，常造成生命財(cái)產(chǎn)的重大損失，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)巨大威脅。
　　滑坡的發(fā)生離不開(kāi)自身的地質(zhì)條件和巖土體結(jié)構(gòu)條件，風(fēng)化作用是巖土體強(qiáng)度降低的主要因素，降雨是誘導(dǎo)邊坡滑坡的最主要因素。因此研究巖土體在風(fēng)化作用下的強(qiáng)度發(fā)展變化規(guī)律，探討降雨對(duì)風(fēng)化邊坡穩(wěn)定性的影響，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程價(jià)值。
　　本文以福州至銀川高速公路十堰段的隧道邊坡實(shí)際工程為依托，以十堰地區(qū)陽(yáng)南溝公路隧道進(jìn)口邊坡為落

2、腳點(diǎn)，通過(guò)巖土體室內(nèi)外物理力學(xué)試驗(yàn)，考察了陽(yáng)南溝風(fēng)化軟巖邊坡的地質(zhì)條件和巖土體的強(qiáng)度條件，在探討風(fēng)化的時(shí)間、深度效應(yīng)規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了符合陽(yáng)南溝風(fēng)化軟巖邊坡強(qiáng)度隨深度變化的Boltzmann函數(shù)方程，根據(jù)十堰市降雨特征，考察了降雨對(duì)陽(yáng)南溝風(fēng)化邊坡的影響，主要研究成果如下：
　　1、陽(yáng)南溝隧道進(jìn)口邊坡母巖為絹云母綠泥石片巖，為軟巖，強(qiáng)度低，易風(fēng)化，且片理和裂隙發(fā)育。全風(fēng)化片巖殘積土為角礫碎石土，細(xì)顆粒部分塑性指數(shù)為9.5，小于10

3、，具有粉土的性質(zhì)。表層殘積土直剪試驗(yàn)顯示，其粘聚力分布于13-20kPa，內(nèi)摩擦角約為30°，飽和后強(qiáng)度更低。采用中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所與香港大學(xué)聯(lián)合研制的應(yīng)變控制式大型現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)兩用直剪設(shè)備，對(duì)陽(yáng)南溝邊坡進(jìn)行了全風(fēng)化巖殘積土現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)。試驗(yàn)顯示全風(fēng)化殘積土大型直剪試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變曲線為應(yīng)變硬化曲線，剪切面上具有明顯風(fēng)化片巖殘留，具有方向性，試樣保留有一定的原巖結(jié)構(gòu)性特征。
　　2、利用中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所研制的

4、RMT-150C巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)，采用橫觀各向同性本構(gòu)模型對(duì)該邊坡絹云母綠泥石片巖進(jìn)行了各向異性試驗(yàn)研究。研究表明該片巖具有明顯的各向異性特征，平行片理方向抗壓強(qiáng)度、變形模量均較大，試樣整體變形小，垂直片理面方向抗壓強(qiáng)度、變形模量均較小，試樣整體變形較大。平行向與垂直向各參數(shù)比值，極限抗壓強(qiáng)度比/'c c為2.44，彈性模量比E E為3.86，泊松比之比/'v v為1.26，剪切模量比為/'G G為4.10。當(dāng)彈性模量比/' E E大于

5、3時(shí)，便可以用更為簡(jiǎn)化的彈性方程''/2(1')G E v代替圣維南經(jīng)驗(yàn)方程。平行片理加載，試樣多為具有裂紋尖端的Ⅰ劈裂破壞，垂直片理面加載，試樣多為剪切破壞。
　　3、巖體風(fēng)化具有時(shí)間和深度效應(yīng)，表現(xiàn)在時(shí)間和深度上巖體強(qiáng)度的逐漸變化上，目前缺乏對(duì)風(fēng)化演變過(guò)程的探索研究，本文將風(fēng)化結(jié)果看成是光照溫度場(chǎng)、大氣降雨滲流場(chǎng)影響的集合，據(jù)此探索性的建立了巖體風(fēng)化強(qiáng)度降低過(guò)程的漸變性函數(shù)方程，利用片巖的干濕循環(huán)試驗(yàn)驗(yàn)證了該方程的有效性；探索

6、性的提出了風(fēng)化深度效應(yīng)的Boltzmann函數(shù)方程，并利用陽(yáng)南溝鉆孔資料、直剪試驗(yàn)、風(fēng)化過(guò)渡層巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn)、新鮮巖石單三軸試驗(yàn)的成果，驗(yàn)證了該深度效應(yīng)方程的有效性，對(duì)方程的參數(shù)取值進(jìn)行了探討。
　　4、根據(jù)十堰地區(qū)降雨特征，采用了兩種雨型對(duì)陽(yáng)南溝邊坡進(jìn)行了滲流分析，結(jié)果表明，降雨會(huì)造成邊坡表層土體含水量增加，基質(zhì)吸力下降，坡腳水位上升。隨著降雨的進(jìn)行，邊坡土體孔隙水壓力、體積含水率、水力傳導(dǎo)系數(shù)在逐漸增大，在降雨停止后又逐漸減小