CN106950121A - 一种用三轴压缩试验确定边坡浅层区分析深度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用三轴压缩试验确定边坡浅层区分析深度的方法。所述的方法（图1）要求在常规荷载基础上增加浅层区荷载的周围压力进行试验，并据试验结果分别整理得到抗剪强度直线（8）和（9），取两直线交点（12）对应的正应力（13）计算出相应的土层深度即为浅层区分析深度。浅层区的抗剪强度指标由抗剪强度直线（9）求取。运用本发明所述的方法提供的边坡浅层区分析深度及抗剪强度进行边坡浅层稳定性分析，能更准确地划分浅层区分析深度，更客观地反映边坡浅层破坏的实际受力和抗剪强度特性，适用于各类边坡浅层区的稳定性分析，尤其适用于分析膨胀土和类似膨胀土的边坡浅层溜坍及滑坡破坏。

Description

一种用三轴压缩试验确定边坡浅层区分析深度的方法
技术领域
本发明涉及到一种进行边坡浅层稳定性分析时要采用的浅层深度范围的确定方法；本发明还涉及到一种确定边坡浅层区深度的三轴压缩试验方法。
背景技术
目前岩土工程实践中，土的三轴压缩试验结果的整理通常是通过土在不同周围压力下分别测试得到的各级周围压力下轴向受压破坏时的轴向应力峰值，并将各级周围压力及相应的轴向受压破坏时的轴向应力峰值绘制成摩尔园，最后绘制各摩尔园的公切线而得到的一个直线方程作为土破坏面上正应力与剪应力的关系，从直线在竖向的剪应力轴上的交点引出的平行正应力轴的水平线与直线构成的交角为抗剪强度指标之一的内摩擦角，直线在竖向的剪应力轴上的截距为为抗剪强度指标之一的黏聚力。
发生在边坡浅层的溜坍、滑坡等坡面局部破坏相对边坡深层整体滑坡破坏要频繁得多，这主要是因为边坡浅层土体受到各种气候因素引起的风化作用破坏了浅层区土体的整体性，并引发土体强度衰减而造成的，因此，提出了气候影响区、气候作用带等来区分边坡浅层区和深层，以便采取不同的稳定性分析方法和防护与加固工程措施。另一方面，许多岩土工程技术人员早就发现，采用常规三轴压缩试验（最低一级周围压力为50Kpa）得到的抗剪强度进行边坡浅层稳定的分析时，难以得到准确分析结果，因而，常采用经验方法估算边坡浅层区的深度和抗剪强度来进行边坡浅层的稳定性分析。
为了更准确地得到边坡浅层区的深度和抗剪强度，以提高对边坡浅层土体稳定性分析的水平，有必要研发一种能依据边坡浅层区土体受到压力比常规荷载低的特征来测试边坡浅层区的深度和抗剪强度指标的试验方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是研发一种能依据浅层低荷载下和常规荷载下两者的抗剪强度存在明显差异来区分边坡浅层区和常规荷载区的方法。
大量的三轴压缩试验发现，原状土（非饱和土）的固结不排水试验得到的正应力与剪应力之间的关系并非是完全的线性关系，当周围压力低于50KPa后对应的剪应力往往相对偏低。常规三轴压缩试验通过取50kPa、100kPa、200kPa、300kPa作为常规周围压力进行试验。本发明在采用常规周围压力进行试验的基础上，增加6.25kPa、12.5kPa、25kPa三级周围压力或12.5kPa、25kPa两级周围压力进行试验。由于所述增加的周围压力和常规的周围压力中最低一级周围压力（50kPa）构成的荷载范围相当于边坡浅层区受到的荷载条件，因此，可称之为边坡浅层区荷载。由常规的周围压力和浅层区荷载的周围压力整理试验数据可得到抗剪强度直线（8）和（9），由两直线交点（12）对应的正应力（13）可计算出相当于正应力（13）的土层深度，该土层深度即为浅层区分析深度。浅层区的抗剪强度指标可由抗剪强度直线（9）求取。运用本发明所述的三轴压缩试验方法提供的边坡浅层区分析深度及抗剪强度进行边坡浅层稳定性的分析，能更准确地划分浅层区分析深度，更客观地反映边坡浅层破坏的实际受力和抗剪强度特性，适用于各类边坡浅层区的稳定性分析，尤其适用于分析膨胀土和类似膨胀土的边坡浅层溜坍及滑坡破坏。
附图说明
图1是用三轴压缩试验确定边坡浅层区深度的示意图。
具体确定方法
下面结合附图和具体步骤对本发明所述的确定方法进行说明。
参见图1，按如下步骤用三轴压缩试验来确定边坡浅层区深度：
1) 采取边坡浅层（坡表面以下3米以内）的土样，按常规方法测试并计算边坡浅层土层的平均容重；
2) 使用竖向压力加载精度小于1 kPa的应力控制式三轴压缩仪按常规方法制备7个三轴压缩试样并进行饱和；
3) 按常规方法采用6.25kPa、12.5kPa、25kPa 、50kPa、100kPa、200kPa、300kPa共7级周围压力进行固结不排水三轴压缩试验；
4)整理常规方法整理试验结果，绘制周围压力50kPa、100kPa、200kPa、300kPa下的摩尔应力圆，得到常规荷载段抗剪强度直线8及相应的抗剪强度指标（黏聚力10、内摩擦角14）；
5) 整理常规方法整理试验结果，绘制周围压力6.25kPa、12.5kPa、25kPa 、50kPa下的摩尔应力圆，得到浅层区荷载段抗剪强度直线8及相应的抗剪强度指标（黏聚力10、内摩擦角14）；
6) 由两直线交点（12）对应的正应力（13）可按式（1）计算出相当于正应力（13）的土层深度，该土层深度即为浅层区分析深度，
式中：------ 浅层区分析深度，单位m；
------两抗剪强度直线8和9的交点（12）对应的正应力（13），单位kN/m2；
------边坡浅层土层的平均容重，单位kN/m3。

Claims (3)

1.所述的用三轴压缩试验确定浅层区分析深度的方法是指在三轴试验中分别采用常规荷载的4级周围压力（4）、（5）、（6）、（7），分别为50kPa、100kPa、200kPa、300kPa和浅层区荷载的3级低周围压力（1）、（2）、（3），分别为6.25kPa、12.5kPa、25kPa进行试验，并将试验结果分别依序按常规荷载、浅层区荷载整理出抗剪强度直线（8）和（9），取两直线的交点（12）对应的正应力（13）所换算出的相当土层深度即为浅层区分析深度，取抗剪强度直线9求取的黏聚力（11）、内摩擦角（15）为浅层区的抗剪强度指标。
2.根据权利1所述的三轴压缩试验，其特征是试验样品采自不大于边坡坡面以下3m的深度范围；根据权利1所述的三轴压缩试验，其特征是试验方法采用固结不排水试验方法；根据权利1所述的三轴试验，其特征是试验仪器采用轴向应力加载精度及周围应力加载精度均小于0.5KPa的应力控制式三轴压缩仪。
3.根据权利1所述的用三轴压缩试验确定浅层区分析深度的方法的具体步骤特征如下：
采取边坡浅层（坡表面以下3米以内）的土样，按常规方法测试并计算边坡浅层土层的平均容重；
使用竖向压力加载精度小于1 kPa的应力控制式三轴压缩仪按常规方法制备7个三轴压缩试样并进行饱和；
按常规方法采用6.25kPa、12.5kPa、25kPa 、50kPa、100kPa、200kPa、300kPa共7级周围压力进行固结不排水三轴压缩试验；
整理常规方法整理试验结果，绘制周围压力50kPa、100kPa、200kPa、300kPa下的摩尔应力圆，得到常规荷载段抗剪强度直线8及相应的抗剪强度指标（黏聚力10、内摩擦角14）；
整理常规方法整理试验结果，绘制周围压力6.25kPa、12.5kPa、25kPa 、50kPa下的摩尔应力圆，得到浅层区荷载段抗剪强度直线8及相应的抗剪强度指标（黏聚力10、内摩擦角14）；
由两直线交点（12）对应的正应力（13）可按式（1）计算出相当于正应力（13）的土层深度，该土层深度即为浅层区分析深度；
式中:------ 浅层区分析深度，单位m；
------两抗剪强度直线8和9的交点（12）对应的正应力（13），单位kN/m2；
------边坡浅层土层的平均容重，单位kN/m3。
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