分析含水率对滑带土抗剪强度特性的影响

摘要：滑带土是滑坡土体的重要组成部分，滑带土的强度特性是分析滑坡稳定性重要前提。边坡滑带土的强度特性受多种因素的影响，正确分析各种影响因素对选择合理的强度特性指标具有重要意义。经过分析得到滑带土的应力　-　应变关系具有应变硬化特征；土样的抗剪强度指标值随着先期固结压力增大而增大；含水率增大会导致土样的抗剪强度降低。

关键词：抗剪强度；滑带土；含水率

引言

滑带土是滑坡的重要组成部分，与滑坡的发展变形、稳定性评价有着密切的关系，滑坡的活动与否常常取决于滑带的应力状态和强度的变化滑带土由于受力的特殊性和形成过程中的复杂地质作用，使得其组构特征和物理力学、地球化学等性质与滑坡体中其他部位的岩土体存在较大的差别，所以必须弄清楚滑带土这些特殊性才能够对滑坡体工程性质有个全面的了解。滑带土的组构特性、物理力学特性及滑带土的强度特性是滑坡分析的重要前提。目前滑带土强度特性的研究是滑坡研究中最重要的内容，已经积累了丰富的研究成果，滑带土的强度研究主要包括　5　个内容：峰值抗剪强度、残余抗剪强度、完全软化强度、滑坡启动强度、长期抗剪强度以及相应的微观结构特征；研究成果主要反映在各种特征强度及其相互关系、剪切引起的微观结构变化以及残余强度特征等。

目前滑带土研究成果主要集中在抗剪强度参数的选取，确定抗剪强度参数有多种方法，但由含水率的影响边坡土体的含水率受降雨等气候条件的影响非常大，而不同含水率对滑带土的抗剪强度有重要影响.而且，滑带土往往土质松散，渗透性较好，因此，在降雨条件下滑带土的浸湿过程较快，因此对形成了潜在滑动面的边坡，最好采用饱和状态的土样进行抗强度试验，为边坡稳定分析提供强度参数于滑坡本身地质条件的复杂性及多样性，这些方法得到的参数往往仅适于单项工程，缺乏普适性到目前为止，尚在许多问题上没能取得一致的认识，滑带的形成机理及微观特征等方面的研究还不够深入，尤其是对滑坡滑带土抗剪强度的变化机理及其在滑坡工程实践中的应用，有必要作进一步的研究与探讨。

一：滑带土取样及物理特征

本试验采用的土样取自低坡缓丘地带，土样取自滑坡牵引带的后缘拉裂带，为较松散的扰动土，颜色呈暗黄，属粉土夹有碎石，天然含水量一般，含少量有机物。通过室内测试获得该滑带土样的物理特征及土样的颗粒分析，可以得到土样的不均匀系数　Cu=675，曲率系数　Cc=0.019。土样颗粒分布很不均匀，级配不够连续，为级配不良夹碎石粉质粘土。

二：室内试验方案

滑带土是位于边坡潜在滑移面附近的土体，除了受取样方法的影响以外，土体本身往往已经受到前期土层滑移的影响而成为扰动土。为此，在研究滑带土的抗剪强度时，应尽量模拟滑带土在现场条件下的环境状态和应力历史。本文主要考虑了两个影响因素：应力历史和含水率，对滑带土抗剪强度的影响情况。室内试验采用常规直剪仪，首先对试样（配制不同的含水量）施加一定的固结压力，用以模拟土样在天然条件下曾经的应力历史，待其固结稳定后，再卸载或加载到一定的应力状态下进行固结快剪。

三：　室内试验结果与分析

3.1　应力历史的影响

从实验应力应变关系当中可以看出，在小应变时，应力上升很快。这应该是由于在先期固结压力下，此时土样处于超固结应力状态的缘故，因为超固结土比正常固结土致密，故其初始剪应力增加较快，但是随着剪应变的增大，超固结土的剪胀趋势越来越小，导致抗剪强度增加不再明显。对正常固结状态的土样，试样在剪切过程中始终处于剪缩状态，但剪缩趋势也会随着剪应变的发展而减小，所以，试样的剪应力始终在增加，但增加速率会逐渐减小。从实验可以看出，土样都是应变硬化型，随着剪应变的增大，应力也一直都在增大，超固结土的后期增长幅度较小。土样都是在　400kPa　垂直压力下固结，然后分别卸载到一定的应力水平再进行固结快剪的。在小应变时，应力增长速度较快，当超过了一定的应变之后，斜率明显减小，而且超固结比越大，这个过程就越明显。也是由于超固结土一开始较致密，试样剪切时会出现剪胀作用，为此应力功将增加，导致初期剪应力提高幅度较大。从实验还可以看出尽管在固结快剪试验中土样被赋予了超固结应力状态，该滑带土的剪应力-剪应变仍为应变硬化型，与通常认为的超固结土具有的应变软化特征有差别。这可能是因为受先期剪切滑移的影响，滑带土原有的颗粒之间的接触连接已经遭到破坏，虽然在较大的压力下对其进行前期固结，土样的原生结构却无法恢复。如果是这样，采取滑带土样进行强度试验，测得的抗剪强度指标应该与原状土样的残余强度参数比较接近。还可以得知超固结土与正常固结土在同一垂直压力下的抗剪强度相比要大，说明应力历史对滑带土的抗剪强度也有影响。从得到抗剪强度的指标看，先期固结压力为　200　kPa　的抗剪强度指标比要先期固结压力为　400　kPa　的低，由此可以得到，滑带土的抗剪强度随先期固结压力的增大而增大。

3.2　含水率的影响

边坡土体的含水率受降雨等气候条件的影响非常大，而不同含水率对滑带土的抗剪强度有重要影响。从实验可以看出含水率增大会导致试样的强度降低，这也是为什么降雨会诱发边坡滑塌的主要原因之一。而且，滑带土往往土质松散，渗透性较好，因此，在降雨条件下滑带土的浸湿过程较快，因此对形成了潜在滑动面的边坡，最好采用饱和状态的土样进行抗剪强度试验，为边坡稳定分析提供强度参数。

四：结语

本文研究了应力历史和含水率对滑带土抗剪强度的影响，研究结果表明：

（1）即使在超固结状态下，滑带土的应力-应变关系具有明显的应变硬化特征，说明滑带土的原生土体结构已经受先期滑移影响遭到破坏，此时获得的土体抗剪强度接近原状土样的残余强度；

（2）滑带土受超固结应力的影响时，其抗剪强度比正常固结情况的高，说明当通过室内试验确定滑带土的抗剪强度指标时，应考虑土样原位固结压力的影响，使其在原位压力下固结稳定后再模拟现场条件进行应力加载；

（3）　含水率增加会导致滑带土的抗剪强度降低，因此，对考虑降雨影响的边坡稳定分析时应采用滑带土饱和状态下的强度指标。

参考文献

1汤连生.　从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论[J].　岩土工程学报，2001，04

2张飞，陈静曦，陈向波.　边坡生态防护中表层含根系土抗剪试验研究[J].　土工基础，2005，03

3李绍才，孙海龙，杨志荣，何磊，崔保山.　坡面岩体–基质–根系互作的力学特性[J].　岩石力学与工程学报，2005，12

4栾茂田，许成顺，刘占阁，郭莹.　一般应力条件下土的抗剪强度参数探讨[J].　大连理工大学学报，2004，02