水盐运移对滑带土强度影响的试验研究

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在影响黄土滑坡发生的众多因素中,水是诱发滑坡发生最为积极的因素,而其中以灌溉诱发型黄土滑坡最具代表性。同时,由于西北地区黄土的含盐性,灌溉水对斜坡中的盐分溶解携带,在滑坡发生较多的地区尤其可见到大量盐分析出堆积现象。故本文以滑坡区盐分析出现象为出发点,研究水盐运移对黄土滑坡滑带土强度的影响。本文以甘肃省永靖县黑方台焦家崖8号滑坡为研究对象,在查阅黑方台地区灌溉诱发黄土滑坡形成机理、水盐运移特征等相关文献的基础上,通过实地调研了解了滑坡区工程地质条件;对滑坡区水、土化学试样进行了采集,掌握滑坡区水土盐分背景;在室内开展了不同离子类型及浓度条件下滑带土的饱和及非饱和直剪试验、三轴试验及扫描电镜(SEM)微结构测试以及盐分入渗土样孔隙定量分析。研究了盐分类型及浓度变化与滑带土强度之间的关系。论文结论如下:(1)对研究滑坡灌区及周边非灌区进行水土化学特征的原位测试及取样室内测试。结果显示:湟水河水在水化学各项测试数据及各离子含量上略高于黄河水,同一河流冬季矿化度高于夏季,该区非灌区土为硫酸盐渍土。滑坡后缘泉点与前缘小溪在各项测试数据及离子含量远高于非灌区河流,且前缘小溪在Na++K+、SO42-、Cl-含量增加量最为显著。冬季滑坡区径流流速降低,各项数据有所降低。经测试,滑坡区土样离子类型Na+、Ca2+、C1-及SO42-为主。对测试数据进行拟合,电导率与含盐量呈指数函数关系,电导率与溶解性固体总量呈幂函数关系。滑坡后壁含水量与盐度呈线性关系。通过粒径测试,发现水分入渗对后壁土颗粒产生淋滤,盐分及矿物对土颗粒产生粘结作用。由于径流影响,不同区域土体中矿物含量也发生变化。(2)开展了不同离子类型及盐分浓度对饱和滑带土强度的影响试验。离子类型包括 NaCl、KC1、Na2SO4 及 CaCl2,浓度为 0%、10%、12%、14%、16%及 18%。试验结果表明:易溶盐对饱和滑带土土强度有不同程度的提升。在浓度为12%的盐分渗入后,土样抗剪强度最大,当渗入土样的浓度大于12%时,土样强度随浓度上升降低。NaCl盐对试样强度提升最大、Na2SO4次之、CaCl2最低。当易溶盐浓度为12%时,粘聚力有了大幅度的提升,而在14%以后,粘聚力值降低。内摩擦角变化幅度在2.6°之内。各离子对土样强度提升不同,表现为Na+>Ca2+>K+。阴离子方面为Cl->SO42-。饱和直剪试验下土样强度规律与三轴试验相似,易溶盐对饱和土体强度提升作用随轴向荷载的增大而逐渐降低。(3)开展了含水量与盐浓度对非饱和滑带土强度影响试验。NaCl浓度为0%、10%、12%、14%、16%及 18%,土样含水量为 2%、7%、13%、18%、23%、28%。试验结果表明:易溶盐对非饱和土强度有不同程度的提升。当土样盐分浓度为16%时,强度提升最大,超过此浓度,土样强度基本稳定。易溶盐的增加对土样的强度影响随含水量降低。粘聚力与内摩擦角都随易溶盐浓度增长,超过16%浓度则开始出现降低。粘聚力变化方式呈指数函数,内摩擦角变化呈线性。(4)对增盐前后的剪后土样进行微观结构分析试验。结果显示:盐分渗入土体后,会对土颗粒的大小、接触关系等以及土样孔隙产生一定影响。通过对孔隙的定量分析,发现孔隙的数量、周长、分形维数等参数随盐溶液浓度入渗发生相应变化。
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