【摘 要】
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福建省地处东南沿海,境内丘陵山地分布范围广,每年在台风降雨条件下激发的山地灾害较多,带来了巨大的经济损失。2019年7月,福建省浦城县西岩山范围内发生了一起影响范围较广的群发性地质灾害,据前期调查,此次灾害的成灾模式极其典型,针对该研究区内岩土体的抗剪强度特性开展深入研究具有重要的理论意义和应用价值。对研究区采取野外勘察后,选取了两种具有代表性的花岗岩残积土作为试验研究对象,分别定名为A土样、B土
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福建省地处东南沿海,境内丘陵山地分布范围广,每年在台风降雨条件下激发的山地灾害较多,带来了巨大的经济损失。2019年7月,福建省浦城县西岩山范围内发生了一起影响范围较广的群发性地质灾害,据前期调查,此次灾害的成灾模式极其典型,针对该研究区内岩土体的抗剪强度特性开展深入研究具有重要的理论意义和应用价值。对研究区采取野外勘察后,选取了两种具有代表性的花岗岩残积土作为试验研究对象,分别定名为A土样、B土样。研究主要针对降雨条件下花岗岩残积土的抗剪强度衰减机理展开。首先对试样的物质组成、基本物理特性展开实验研究,随后设置了不同试验条件下的直剪及环剪试验以探究试样的强度特征,最后通过多种试验手段,从多角度对试样的宏观、细观及微观结构进行分析,建立了两种试样的细观结构概化模型。对以上试验结果综合分析后,总结出了所选试样在降雨条件下的抗剪强度损伤机理,获得了如下几点结论:(1)研究选取的A、B两种土样皆属于残积黏性土,A土样呈红褐色,B土样呈黄褐色。从颗粒级配看,A土样细粒含量较高,质量百分比达到28.1%;B土样细粒含量较低,质量百分比约为9.3%。从渗透特性看,干湿循环处理前A试样的室内渗透系数(1.8×10-5 cm/s)小于B试样(5.3×10-5 cm/s),随干湿循环次数的增加A试样渗透系数的增长幅度小于B试样。(2)直剪试验表明,含水率的增加对试样抗剪强度的影响大于干湿循环作用对试样抗剪强度的影响。试验过程中c值的降低是导致试样抗剪强度的衰减主要因素,随含水率的增加试样的φ值呈缓慢下降趋势;随干湿循环次数的增加,φ值几乎没有较大变化。A、B两种试样抗剪强度差异主要体现在含水率的影响:随含水率的增加,B试样的抗剪强度衰减幅度大于A试样的抗剪强度衰减幅度。(3)环剪试验采用的是多级剪的剪切方式,因此得出的残余强度偏高。但随着含水率的升高,环剪试验得出的残余强度逐渐接近并最终小于直剪试验得出的峰值抗剪强度及抗剪强度。环剪试验残余强度的衰减同时来自于c值与φ值的降低。环剪试验中内摩擦角降低的主要原因是由于过大的剪切位移使得剪切面上的粗颗粒被大量剪碎。A、B两种试样残余强度差异主要体现在:B试样的残余强度及残余内摩擦角总体高于A试样,但随含水率的增加两种试样抗剪强度的值较为接近。(4)通过核磁共振试验,对0次、1次、3次、5次干湿循环过后的试样进行了全孔径分析。通过处理可以得到的核磁共振体积分布曲线及累计孔隙体积分布曲线,参考该曲线可以将试样的孔隙分为了微孔隙及裂隙两种类型。通过累计孔隙体积分布曲线发现了“参考孔径”的存在,孔径小于参考孔径的孔隙随干湿循环次数的增加,累计孔隙积体持续减小;反之累计孔隙体积持续增大。A、B两种试样的参考孔径分别约为2μm及6μm。(5)对比不同试样的细观结构影像及微观结构影像可以直观的发现干湿循环过后试样的孔隙结构变化特征。5次干湿循环过后A试样中新发育出了大量水平向的细长裂隙,B试样中新发育出的裂隙则以大孔径的散点状裂隙为主。两种土样的裂隙发育差异与试样中的原始孔隙结构有关。(6)综合以上试验结果将花岗岩残积土抗剪强度衰减机理归为以下几点:(1)含水率增加导致试样中土中水的主要类型发生改变,并使得试样的基质吸力减小。(2)试样矿物成分、颗粒级配的差异使得试样的初始孔隙结构不同,进而使得试样在干湿循环作用下的孔隙结构朝不同类型发展,最终使得两种试样的抗剪强度衰减规律有所差异。
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