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江苏建筑2011年第3期(总第141期)
大型剪切试验在边坡工程上的应用
顾凤祥,阁长虹2,许宝?2
(江苏省地质矿产局第四地质大队,江苏苏州215129
2南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093)
「摘要」工程地质调查发现苏州渔阳山边坡稳定性受软弱层控制,通过现场制样对软弱夹层进行原位大型剪切试验
得到软弱夹居的强度参数为C=71.86kPa,9=2.1°,根据试验结果计算得不同工况下边坡稳定性系数与边坡实际稳定性情泥
一致,表明该试验方法和试验结果可靠,可作为边坡稳定性评价和加固设计的依据。
关键词】大型剪切试验;边坡;应用
[中图分类号JU1416.1[文献标识码lB[文章编号]1005-6270(201)03-0061-02
Application of Large-scale Shear Test in Slope Engineering
GU Feng-xiang YAN Chang-hong XU Bao-tian
(1. No 4 Geological Party of Jiangsu Bureau of Geology and Mineral Resource, Suzhou Jiangsu 215129 China;
2 Department of the Earth Science of Nanjing University, Nanjing Jiangsu 210093 China)
Abstract: By engineering geology investigation, it is found that the stability of the Yuyangshan slope is con
trolled by the weak interbedded layer. The strength parameters of the weak layer is c=71 86kpa, p=22. 1
which were tested by the large-scale shear test in situ. The stability factor the slope can be calculated under
different work condition, the calculation results are consistent with the actual situation, which indicate that the
test method is reliable, and the results could be used as the basis of the stability evaluation and reinforcement
design for the slope
Key words: large-scale shear test; slope; application
工程概况
于软弱夹层上,因此弄清该软弱夹层的相关力学参数(主要
太湖度假区休体公园位于苏州市吴中区太湖之滨,渔是C和g)对边坡稳定性分析和加固方案设计是非常重要
阳山采石场边,依山傍水,风景宜人,具有原大的旅游开发的
价值,是国家级的旅游度假胜地。由于早期采石形成了一长
边坡岩体中的软弱夹层常成为实际滑坡失稳的主要因
约190m,高约50m的人工边坡,走向近东西向,岩性为素叫,其力学性质对岩体的稳定性至关重要,对其作出定性、
泥盆系五通组石英砂岩,中等风化,地层走向为290°~310°,定量分析和评价,无论是对岩体基本力学特性的研究,还是
倾向南西,与边坡同倾,倾角15°-25°小于坡角(60°左右),典岩体稳定性分析都具有十分重要的意义。目前,确定岩体中
型工程地质剖面见图1。根据有关规范确定该边坡等级为结构面强度参数(C和9)最常用的方法主要有两种:一是
勘察中发现石英砂岩岩体中夹有1层灰白色泥岩软弱
夹层(图1),产状与砂岩一致,泥岩矿物成份主要为高岭
石,哽一可塑,厚度约为5cm-10cm,坡面沿软弱夹层有少
量岩块发生滑塌。在边坡顶部发现有一条与边坡走向近
致的裂缝(图2),裂缝地表宽度约20cm~50cm,未见底,多
种迹象表明,该边坡不稳定块体变形在不断增大,边坡整体
图1工程地质横剖面图
不稳定或不满足安全性要求,工程场地近期未发生大的地
收稿日期201104-07
嚴活动,分析边坡不稳定原因应为人工开挖和降雨造成
作者简介」原凤样,男(959-江苏省地矿产局第四地质大队
根据现场工程地质调查结果判断,边坡潜在滑动面位
高级工程師,主要从事岩土工程勘察和设计工作
ww. Xic Luilt.c:m
江苏建筑2011年第3期(总第1411期
根据试验结果得不同法向应力条件下剪应力ー水平位
移关系曲线见图4,可以看出该软弱夹层在不同法向压力
条件下,开始施加剪切荷载后变形随剪应力增大而近似呈
线性增大,当发生屈服后,剪应力随变形增大变化较小或几
乎不变化。
法向应力ー峰值剪应力关系及线性拟合结果见图5。根
据试验结果得该软弱夹层强度参数c=71.86kPa,gp=22.1°。
图2边坡大范围塌滑部开裂现象
250-一法应力20OKPa
经验估算法;二是室内外岩体力学试验。经验估算法就是根
一法向应力100kPa
据 Barton的JRC-JCS模型来求解,而此法中JRC全凭个人
肉眼的观察与判断,其又存在尺寸效应,因此随意性太大
R
这样难免会造成计算结果与实际不符的局面21。室内试验
虽然简便、快速,但扰动性大,而现场原位试验因为其成果
精确越来越受到人们的欢迎。本文试通过对该边坡岩体中
蚓切交形(mm)
软弱夹层进行现场大型剪切试验了解其力学特性以便为边
图4不同法向力作用下的剪切力ー位移曲线
坡德定性分析和加固方案设计提供依据
2现场大型剪切试验
根据《工程岩体试验方法标准》(CB/TS50266-99),采用
线拟合
=7188Pap=22
方形人工切割试样,加工后的试验样品剪切面尺寸为50cm
×50cm,高40cm。试验装置如图3所示,为防止试样在剪
切过程中破坏和变形,上盘岩块外包素混凝土制成规则几
何形状以便于试验操作,制样过程中应注意使砂浆上表面
平整并与软弱夹层平行,侧面与软弱面垂直,以避免扰动试
法向应力(kPa)
件,利用千斤顶进行法向和切向加载,在地面距离样品四个
图5法向应力ー值剪应力关系曲线
角20cm处预置4根树脂错杆作为法向加载的反力装置,
边坡稳定性分析
在水平和垂直加载千斤顶底部分别布置对应尺寸的钢垫
边坡潜在不稳定块体主要由中风化砂岩组成(根据试
板,以保证试样受力均匀
验结果得岩石天然状态下容重=-25.0kNm3),后侧张裂缝
垂直深度最未见底,但根据滑动面位置和软弱层产状可确
定其深度为29.4m(图1),假设后側张裂缝与块体之间没
有作用力(即裂缝抗拉强度为0),滑动面长约61m,倾角为
25°,滑床为中风化砂岩,显然该滑坡破坏模式可看作为平
面型
根据式(1)可计算块体稳定性系数间:
cl+(W cog8-u-v sin
F- sinb)tan
Wsin8+Vcos+Pcos
图3剪切试验装图
式中:F为稳定性系数,c为滑
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