新疆某滑坡現場大面積直剪試驗研究

雷育賓 王 慶 方 靜

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

新疆某滑坡現場大面積直剪試驗研究

雷育賓 王 慶 方 靜

(新疆地礦局第一水文工程地質大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

以新疆吉木薩爾縣大有鄉泉水地上村、賈家灣村滑坡現場大面積直剪試驗為例,采用堆載式加荷直剪試驗方法，經野外大面積現場試驗，獲得了堆積體直剪時的剪應力—應變關系曲線，并對滑坡體的剪切強度性質進行了相應的理論分析，同時為該滑坡的穩定性評價提供了參考。

滑坡，大面積直剪試驗，抗剪強度，穩定性評價

0 引言

近年來，隨著新疆吉木薩爾縣地質災害數量不斷加劇，滑坡災害在嚴重影響人民群眾生命和財產的安全。而滑坡現場大面積直剪試驗是勘查滑坡災害的重要數據，其主要目的是查明邊坡及滑動帶上巖土層的分布特征、滑動帶上巖土體的物理力學性質指標、地下水的埋深條件等。土體抗剪強度指標是滑坡治理設計的主要參數，現場剪切實驗適用于測定邊坡的巖土結構面、巖土的接觸面、滑動面以及含碎石粘土的混合土層和其他粗顆粒土層的抗剪強度，作為滑坡勘查工程原位測試的重要手段之一。

1 試驗場地概況及試驗分布

1)大剪DJ1，DJ2位于賈家灣村滑坡HP2-3西側，地理坐標為：東經89°04′36″，北緯43°51′50″，高程1 226.37 m。大剪1，大剪2的試坑深度為1.73 m(以試坑最高坑口計算)，0 m～0.3 m為黑褐色腐殖土，土體稍濕、稍密，垂直裂隙較發育，局部有植物根系分布，主要以絮狀為主；0.3 m～1.73 m為第四系中更新統黃土狀亞砂土，呈黃褐色，稍密～中密，濕；1.73 m以下為第四系中更新統黃土狀亞砂土，呈黃褐色，稍密～中密，極濕，軟塑狀，滑感強。本次試驗選1.73 m(以試坑最高坑口計算)處為剪切面，剪切方向與滑動方向(10°)一致。

2)大剪DJ3,大剪DJ4位于泉水地上村滑坡(HP1)前緣，QT6探井南西側，地理坐標為：東經89°03′37″，北緯43°50′20″，高程1 345.2 m。大剪DJ3，大剪DJ4的試坑深度為1.56 m(以試坑最高坑口計算)，0 m～0.4 m為黑褐色腐殖土，土體稍濕、稍密，垂直裂隙較發育，局部有植物根系分布，主要以絮狀為主；0.4 m～1.56 m為第四系中更新統黃土狀亞砂土，呈黃褐色，稍密～中密，濕；1.56 m以下為第四系中更新統黃土狀亞砂土，呈黃褐色，稍密～中密，極濕，軟塑狀，滑感強。本次試驗選1.56 m(以試坑最高坑口計算)處為剪切面，剪切方向與滑動方向(10°)一致。

2 試驗方法

依照GB/T 50021—2001巖土工程勘察規范及YS 5221—2000現場直剪試驗規程，采用固結快剪法。

1)法向荷載施加。

最小試驗法向荷載為試樣上覆實際荷載的1.2倍左右，按最小法向荷載的1倍～3倍分別施加于3個試塊上。每級荷載分4次等量施加，每加一次法向荷載，間隔10 min測讀一次法向荷載，當加到最后一次荷載時，等相對穩定后(每小時不超過0.05 mm)，保持法向壓力不變，開始施加剪切荷載。DJ1～DJ4上覆實際荷載計算表具體見表1，法向荷載施加見表2。

表1 DJ1～DJ4上覆實際荷載計算表

表2 法向荷載分級施加數值表

2)剪切荷載施加。

a.開始按預估最大剪切荷載的7%(或10%)分級等量施加，按30 s施加一級剪切荷載，當剪切變形急劇增長并且油壓表讀數穩定不變時，立即停止施加剪切荷載，直到油壓表讀數穩定時可終止試驗。

b.試塊描述。

試驗結束后，翻轉試體，描述剪斷面的破壞情況、擦痕的分布和長度、結構面性質，測定剪斷面的起伏差等。

3 試驗成果整理

1)法向應力。

按下列公式計算法向應力：

σ=P/A。

其中，σ為作用于剪切面的法向應力,kPa；P為作用于剪切面上的總法向荷載,kN；A為試塊剪斷面積，m2。

2)剪應力。

根據新疆地質工程勘察院現場土體大面積直剪試驗記錄表，將剪切荷載的油壓表讀數根據下列校準方程及剪應力公式計算相應的剪應力。

校準方程：

Y=0.097 9X+0.014 5(當X>0時)；

Y=0.00(當X=0時)。

其中，X為標準試驗力，kN；Y為儀器進程示值，MPa。

剪應力計算公式：

τ=Q/A。

其中，τ為作用于剪切面上的剪切力，kPa；Q為作用于剪切面上的總剪切荷載，kN；A為試塊剪斷面積，m2。

注：以上公式中X(標準試驗力，kN)與Q(作用于剪切面上的總剪切荷載，kN)均代表相應的剪切荷載。

計算結束后，剪應力一欄中的最大數值為峰值強度的剪應力，試驗最終穩定時所測得的數值為殘余強度的剪應力。

最后，繪制各法向應力下的法向應力—剪應力關系曲線以及剪應力—剪位移關系曲線，按下列最小二乘法公式確定抗剪強度參數。

最小二乘法公式：

4 試驗成果

通過現場四組土體大面積直剪試驗，可得出峰值抗剪強度參數：摩擦角為5°35′～8°52′,粘聚力為15.095 kPa～18.653 kPa；殘余抗剪強度參數：摩擦角為4°14′～6°23′，粘聚力為10.054 kPa～12.374 kPa，以及其他相關系數見表3。現場滑體土大體積重度試驗成果見表4。剪應力—法向應力關系曲線圖以DJ3天然狀態下的試驗成果為例說明，見圖1。

剪應力—剪位移關系曲線圖以DJ3天然狀態下的試驗成果為例說明，見圖2。

表3 現場大面積直剪試驗成果匯總表

表4 滑體土大體積重度試驗成果匯總表

5 結語

本文運用堆載式直剪法來測試滑坡體的抗剪強度，并通過野外現場試驗驗證了測試方法的可行性。因數據的有限性，只是一定程度上認識了滑坡體的抗剪強度性質。但是，影響滑坡體的抗剪強度的因素很多，如巖土體的內在分布性狀、塊碎石的尺寸效應和磨圓度、膠結程度、含水率、密實度等，還需要通過大量的試驗方法來研究這些因素與滑坡體抗剪強度之間的規律性[5]。

[1] GB 50330—2002,建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] GB 50218—94,工程巖體分級標準規范[S].

[3] GB 50021—2001,巖土工程勘察規范[S].

[4] GB/T 50123—1999，土工試驗方法標準[S].

[5] 譚儒膠，胡瑞林.虎跳峽工程區松散堆積體原位直剪試驗研究[J].煤田地質與勘探，2005，33(6):53-55.

Research on large direct shearing tests at some mudslide site in Xinjiang

Lei Yubin Wang Qing Fang Jing

(No.1HydrologicalEngieneringGeologicalBrigadeofXinjiangGeologyBureau,Urumchi830091,China)

Taking the large direct shearing tests at Dishang Village and Jiajiawan Village at Jimusar of Xinjiang as the example, the paper adopts the stack applied load direct shearing test, obtains the shearing-stress relation curve of the load direct shearing after the outdoor large site tests, and undertakes respective theoretic analysis of the shearing strength of the mudslides, so as to provide some reference for the stability evaluation of the mudslide.

mudslide, large direct shearing test, shearing strength, stability evaluation

1009-6825(2015)02-0071-02

2014-11-05

雷育賓(1982- )，女，工程師; 王 慶(1984- )，男，工程師； 方 靜(1987- )，女，助理工程師

P642.22

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