干湿循环作用下滑带土的变形演化和强度参数弱化试验研究_董金玉

了强度指标随循环次数的衰减规律 ； 方庆军等 发 现高液限粉土和黏土在第 1 次干湿循环后压缩系数 增长较为明显， 在 3 次干湿循环后趋于稳定， 在5 次 ［15 ］ 干湿循环后 2 种土的压缩系数趋于相同； 程涛等 研究了不同干湿循环次数后膨胀率对高液限土体 CBＲ 值的影响规律； 吕海波等［16］通过压汞试验分析 了干湿循环过程中膨胀土的孔径分布和粒间联接力 ［17 ］ 的变化特征； 陈生水等 认为干湿循环过程中产生 的裂缝不仅削弱了土体的结构， 且为水分的入渗提 供通道， 使边坡土体软化， 强度降低。 在自然界降雨—蒸发或库区水位升降等水 － 土 交替作用过程中， 滑坡滑带土将处于干湿循环变化 之中。以三峡库区和洛阳栾川两处典型滑坡的滑带 土为例， 研究干湿循环变化条件下滑带土的变形演 化和强度弱化特性， 对滑坡稳定性评价及其发展演 化过程研究具有一定的意义。
（ a） 粉土滑带土
（ b） 粉质黏土滑带土
图1 Fig． 1 表1 Tab． 1
名称 三峡滑带土 栾川滑带土 塑限 / % 18． 0 22． 7
现场滑带土及取样过程 滑带土样土性参数 Parameters of slip soil
10 mm 液限 / % 24． 9 34． 2 塑性 指数 6． 9 11． 5 土样 定名 粉土 粉质黏土
第 48 卷 增刊 2 2016 年 6 月
四川大学学报（ 工程科学版）
JOUＲNAL OF SICHUAN UNIVEＲSITY （ ENGINEEＲING SCIENCE EDITION）
Vol． 48 Supp． 2 Jun． 2016

（ 1． College of Ｒesources and Environment ，North China Inst． of Water Conservancy and Hydroelectric Power ， Zhengzhou 450045 ， China）
Abstract ： Wettingdrying cycling is a common watersoil interaction mode， which plays an important role in the strength and deformation of rock and soil and the stability of landslide． Based on the analysis of the basic characteristics of the slip soil of silt and silty clay， the deformation evolution and strength weakening characteristic of different types of slip soil under the effect of wettingdrying cycle were studied through the indoor drywet cycling test and direct shear test． The research results showed that in the state of air dried， the deformation behavior of silty soil of slip soil cracked in the internal of soil， and with the increase of cycle number， the cracks continue expanded and widened， then the cracks closed after saturation． On the other hand， the volume of silty clay shrinked in air dried condition and expanded after saturation． The strength weakening of the two kinds of slip soil presented the same rules under the effect of wettingdrying cycling， the degree of strength weakening was largest at the first cycle of dry and wet， and the strength reached a certain value after the third cycle． As for shear strength parameters of the two types of slip soil， the reduction of the cohesion showed a logarithmic curve form with cycle number， and the angle of internal friction showed a linear form with cycle number． Finally， by analyzing of the sensitivity and significant of the shear strength parameters， it was found that the shear strength of slip soil decrease was mainly due to the lower of cohesive force under the effect of wettingdrying． Compared with the internal friction angle， cohesion was affected by the drywet circulation more significantly． Key words： wettingdrying cycle； slip soil； deformation evolution； shear strength； cohesion； internal friction angle
滑坡是一种严重的岩土体失稳现象， 滑坡产生
收稿日期： 2015 － 09 － 06
的 根本原因取决于组成斜坡的岩土体性质和结构 ，
基金项目： 国家自然科学基金青年基金资助项目 （ 41102203 ） ； 河南省科技创新人才计划资助项目 （ 154100510006 ） ； 水利部公益性行业科 研专项经费资助项目 （ 201301034 ） ； 盾构及掘进技术国家重点实验室开放课题资助项目 （ 2013 － 07 ） ； 华北水利水电大学青年 科技创新人才支持计划资助项目 （ 70468 ） mail： dongjy0552@ 126． com 作者简介： 董金玉（ 1977 —） ， 副教授． 研究方向： 岩土体力学特性及失稳机制． E男， 博士生， * 通信联系人 Email： huangzhiquan@ ncwu． edu． cn
［14 ］ ［8 － 13 ］
（ 图 1 （ a） ） 。室内液塑限试验测得该处滑带土的 10 mm 液 限 为 24． 9% ， 塑 限 为 18． 0% ， 塑性指数为 6． 9 ， 为粉土 （ 表 1 ） 。 洛阳栾川某降雨滑坡， 滑体物 质为残坡积物， 成分为粉质黏土， 基岩地层主要为土 黄色泥岩， 滑坡体物质松散， 地表降雨易入渗， 下伏 基岩为相对隔水层， 雨水入渗遇到基岩隔水层后沿 着基岩与滑体接触带渗流， 导致土体强度较降 低， 形成滑动带（ 图 1 （ b ） ） 。 滑带土 10 mm 液限为 34． 2% ， 塑限为 22． 7% ， 塑性指数为 11． 5 ， 为粉质黏 土（对粉土和粉质黏土 2 种滑带土基本特征的分析 ， 通过室内干湿循环试验和直接剪切试验 ，
的滑带土在干湿循环作用下的变形演化和强度弱化特征进行试验研究 。 结果表明： 在干湿循环变化下， 粉土滑带 土的变形表现为风干时土样内部产生裂隙 ， 且随着干湿循环次数的增加 ， 裂隙不断扩展贯穿和增宽 ， 饱和后裂隙又 闭合； 粉质黏土滑带土变形则为风干时体积收缩 ， 饱和后体积膨胀； 2 种滑带土在干湿循环条件下的强度弱化规律 基本相同， 第 1 次干湿循环造成滑带土强度弱化程度最大 ， 第 3 次后强度基本趋于稳定值 ； 2 种滑带土的黏聚力与 干湿循环次数呈对数曲线形式降低 ， 内摩擦角呈线性降低； 干湿循环过程中滑带土抗剪强度的降低主要由其黏聚 力的降低引起， 同时黏聚力受干湿循环的影响较为显著 。 关键词： 干湿循环； 滑带土； 变形演化； 抗剪强度； 黏聚力； 内摩擦角 中图分类号： TV223 文献标志码： A
从图 2 可以看出， 三峡滑带土的限制粒径（ d60 ） d30 为 0 ． 37 mm， 为 0 ． 89 mm， 有效粒径（ d10 ） 为 0 ． 12 mm， 不均匀系数 C u = 7 ． 42 ， 曲率系数 C c = 1 ． 282 ； d30 为 0 ． 18 mm， d10 为 栾川滑带土的 d60 为 0 ． 5 mm， 0 ． 058 mm， C = 8 ． 62 ， 不均匀系数 u 曲率系数 C c =
Ｒesearch on the Deformation Evolution and the Strength Weaking of Slip Soil Under Wettingdrying Cycle
DONG Jinyu， ZHAO Zhiqiang， YANG Jihong， HUANG Zhiquan *
http： / / jsuese． scu． edu． cn
2
四川大学学报（ 工程科学版）
第 48 卷
而外界因子如水的作用、 地震、 人为活动等是滑坡产 生的诱发因素， 可改变斜坡岩土体的性质、 强度、 结 构和状态， 其中水是滑坡的重要诱发因子。 干湿循 环是一种常见的水 － 土相互作用方式， 对岩土体的 变形和强度有着重要影响。针对干湿循环过程中土 ［1 ］ 样变形的演化特征研究， 王国利等 通过离心模型 试验分析了膨胀土边坡在干湿循环作用下裂缝的产 ［2 ］ ［3 ］ 生和发展过程； 卢再华 和姚志华 等借助 CT 试 验对干湿循环过程中膨胀土裂隙的产生 、 发展及闭 ［4 ］ ［5 ］ 合过程进行了观察和分析； 沈珠江 和郑澄锋 等 对干湿循环过程中土体裂缝的形成、 发展到闭合的 ［6 ］ ； 整个过程进行了数值模拟 崔溦等 从微观结构出 发， 解释了干湿循环过程中土样性状的变化规律 。 一些学者亦对干湿循环过程中土样强度及其参数的 ［7 ］ 弱化规律进行了研究。 曾召田等 对干湿循环引 起膨胀土强度指标衰减的变化规律进行初步探讨 ， 发现膨胀土的黏聚力随干湿循环次数递增而减小 ， 干湿循环次数引起内摩擦角的波动变化较小 ； 杨和 平等 通过不同试验条件对土样进行了干湿循 环作用下强度及其指标变化规律的试验研究 ， 得到