黃土高邊坡抗剪強(qiáng)度參數(shù)反演研究.pdf

1、目前黃土高邊坡穩(wěn)定性評價采用極限平衡法或數(shù)值分析法定量評價時,抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值是核心問題。黃土自身性質(zhì)特點以及取樣、運輸、測試等環(huán)節(jié)的干擾,試驗得到的強(qiáng)度參數(shù)結(jié)果變異性很大,給邊坡穩(wěn)定性分析帶來較大的不確定性。反演獲取強(qiáng)度參數(shù)的方法逐漸受到重視,在許多案例分析中發(fā)揮了作用,本文采用反演方法對黃土高邊坡的抗剪強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　黃土高原地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地下水等工程地質(zhì)條件存在區(qū)域性分布規(guī)律,根據(jù)這些要素將黃土

2、高原劃分成8個區(qū)進(jìn)行研究。將每個區(qū)具有明顯變形特征的邊坡作為極限狀態(tài)坡,統(tǒng)計各區(qū)極限狀態(tài)坡的坡高和坡寬相關(guān)關(guān)系,建立二者的指數(shù)相關(guān)方程。
　　將極限狀態(tài)坡的狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)設(shè)定為Fs=1.0,采用Morgenstern-Price法,按坡高10 m間隔分段逐級反演,獲得了各區(qū)20 m~120 m坡高的綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù)(c、?值)。發(fā)現(xiàn)隨著坡高增加,反演的黃土綜合內(nèi)摩擦角顯著非線性減小,綜合粘聚力顯著線性增加。
　　利用多級垂直應(yīng)

3、力直剪試驗對不同坡高環(huán)境下黃土的抗剪強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究,試驗表明垂直應(yīng)力低于400 kPa時抗剪強(qiáng)度符合線性增長的Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則,高于600 kPa時呈明顯非線性增長趨勢,高應(yīng)力條件下內(nèi)摩擦角降低,粘聚力增高。顆粒分析試驗顯示,高應(yīng)力固結(jié)和剪切過程均發(fā)生顆粒破碎現(xiàn)象,且前者破碎更為明顯。從顆粒成分對抗剪強(qiáng)度的影響分析,粘粒含量越高,高邊坡內(nèi)摩擦角減小和粘聚力增加現(xiàn)象越明顯。試驗結(jié)果證明了各區(qū)反演強(qiáng)度參數(shù)隨坡高變化趨勢的

4、正確性。反演和試驗結(jié)果表明對黃土邊坡抗剪強(qiáng)度試驗,線性的Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則則需慎用,只有試驗正應(yīng)力大小與實際應(yīng)力條件對應(yīng),才能獲得可靠的結(jié)果。
　　基于反演的綜合強(qiáng)度參數(shù),繼續(xù)采用Morgenstern-Price法計算獲得8個區(qū)不同寬高比邊坡的穩(wěn)定系數(shù),并利用Monte-Carlo法計算了這些邊坡在6組變異系數(shù)組合下的失效概率,繪制出不同坡高系列的穩(wěn)定系數(shù)和失效概率圖譜。以這兩套圖譜為基礎(chǔ),可用對已知邊坡的穩(wěn)定系數(shù)