四川省天台乡滑坡滑带蠕变特征实验研究

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本论文是国家自然科学基金项目《三峡库区缓倾角红层基岩滑坡降雨启滑机制》的一个组成部分,选取缓倾角红层基岩滑坡的一个典型实例一天台乡特大型滑坡为具体研究对象,对该滑坡滑带特征进行深入探讨,以期对该类滑坡的防治提供有价值的基础性建议。 在收集天台乡滑坡勘察资料和相关研究成果的基础上,对天台乡滑坡进行深入的野外调研,查明验证其地质构造、地层组合关系、地下水的入渗及排泄情况、地形地貌等地质环境条件,在滑坡前缘滑带采取滑带土原状样及扰动样。通过滑带土的显微结构试验、颗粒分析、界限含水量、直剪试验、三轴剪切试验及三轴压缩蠕变试验,揭示了滑带土的物理力学特征及其对滑坡的影响,建立了滑带土的蠕变模型,并对蠕变模型进行了评价。 通过以上工作,得出以下结论: (1)天台乡滑坡位于五宝场背斜东翼和平楼山向斜之间,其地层组合为第四级松散堆积体、侏罗系遂宁组暗红色砂质泥岩和浅灰色泥质砂岩。其中滑坡滑体主要为第四级松散堆积体和泥岩,滑床由砂岩构成。滑带分布在滑床砂岩上部,厚度0.2~1.20m之间,为泥岩强风化带与中风化带经滑动形成的粉质粘土夹砂岩角砾。 (2)对滑带土做X光衍射分析,确定其主要矿物成分及平均百分含量为:石英30%、绿泥石29%、伊利石17.5%、方解石13.5%、长石10%。滑带中性质较差的粘土矿物的存在,是滑带土产生蠕变和滑坡再次活动的物质基础。 (3)通过扫描电镜观察发现,该土矿物定向排列较有规律;粘土矿物形态主要是片状、长条状;微裂隙微孔隙发育,这些次生孔隙,使滑带孔隙率增高,一旦因剪切而引起结构破坏,便可激发很高的孔隙水压力,成为高速滑坡的重要形成因素。 (4)测试滑带土的界限含水量,结果表明其塑性指数为11.5,结合颗粒分析,其为级配良好的均粒粉质粘土。 (5)由滑带土直剪试验和三轴剪切试验求得其快剪强度为C=9.22Kpa,Φ=2.85°;固结快剪强度为C=16.62Kpa,Φ=14.18。;慢剪强度为C=9.41Kpa,Φ=12.85°;三轴固结不排水剪切总应力强度为C=52.51Kpa,Φ=11.7°。 (6)对滑带土重塑样进行了三轴压缩蠕变试验,求出该滑带土的粘滞系数为1.36×1012Pa.s。对影响蠕变的因素进行了初步分析,发现排水条件对蠕变效应影响最大。对于本次固结排水蠕变试验,固结变形和蠕变变形同时发生,经过计算,发现蠕变变形占总变形的73.1%,比例较大,蠕变特征明显。 (7)应用Singh-Mitchell模型对滑带土蠕变特征进行描述,得到该滑带土的Singh-Mitchell模型蠕变方程如下:ε=0.001015exp(4.29019Dr)(t/t1)0.065105由模型曲线和试验值对比可知,Singh-Mitchell模型与试验曲线拟合较好,能较好的描述天台乡滑坡滑带土的应变-应力.时间关系,可以用该方程进行滑坡蠕滑机理数值模拟等分析。 (8)天台乡滑坡经过一次滑动后,滑体散块,应力释放,暂时趋于稳定。从不同方面对滑带土进行试验研究,结果均表明,该滑带土性质软弱,蠕变特征明显,当滑坡蠕变演化尺度大时,蠕变的累计效应可能会控制滑坡的稳定性;当滑体降雨充水饱和后,滑带抗剪强度急剧降低,是滑坡再次活动的最危险因素。
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