直接快剪和残余快剪得出的c,phi值在计算边坡稳定性中哪一种更接近实际?

目前有直接快剪和残余快剪,这两组数据计算稳定性各有什么问题?

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库仑吴汶垣 - 库仑工程师

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测定土体抗剪强度的方法通常有直接剪切试验和三轴剪切试验。其中直接剪切试验又分为:

  • 快剪:试样在垂直压力施加后立即进行快速剪切,试验全过程都不许有排水现象产生。

  • 固结快剪:试样在垂直压力下经过一定程度的排水固结后,再进行快速剪切。

  • 慢剪:试样在垂直压力排水固结后慢慢的进行剪切,剪切过程中孔隙水可自由排出。

可以看出,直接快剪得到的是土体的不排水抗剪强度,因此也称不排水剪,适用于加荷速率快,排水条件差,如斜坡的稳定性、厚度很大的饱和黏土地基等。直接快剪得到的c、phi值是总应力参数,因此采用该值计算时应该用总应力法(对于黏土),采用有效应力法时相对保守。

残余快剪用于测定土体的残余抗剪强度,试验方法如下:

重塑土试样在垂直压力下固结后,进行往复共20次的快剪,然后进行一次慢剪,取慢剪的稳定值为残余强度值。

另外还有两种测定土体残余抗剪强度的方法:

  1. 重塑土试样在垂直压力下固结后,进行往返共5次的慢剪,取最后一次剪切的稳定值为参与强度值。

  2. 重塑土试样在垂直压力下固结后,令试样沿其与透水石的接触面进行一次大位移的慢剪,取这次慢剪的稳定值为残余强度值。

可以看到无论那种方法,残余抗剪强度均为有效应力值,因此采用该值计算时应该用有效应力法。

土的剪应力~剪应变关系可分为两种类型:一种是曲线平缓上升,没有中间峰值,如松砂;另一种剪应力~剪应变曲线有明显的中间峰值,在超越峰值后,剪应变不断增大,但抗剪强度却下降,如密砂。在粘性土中,坚硬的、超压密的粘土的剪应力~剪应变曲线常呈现较大峰值,正常压密土或软粘土则不出现峰值,或有很小的峰值。超过峰值后,当剪应变相当大时,抗剪强度不再变,此时稳定的最小抗剪强度,称为土的残余抗剪强度;而峰值剪应变则称为峰值强度。

由残余抗剪强度的定义可知,该强度非常适用于滑坡的稳定性计算,因为滑坡已经滑动,剪应变足够大,可以认为已经超过了土体的峰值强度。

刘裕华 - 电力岩土工程高工

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发表一下个人观点:

我认为滑坡计算中参数的选择应根据滑坡的实际情况确定,如果判定下来滑坡是经过滑动或者处于临界状态下要进行加固,我认为还是应该选择残余强度,残余强度大概是峰值强度的65-85%。如果判定下来滑坡的稳定性较好,我觉得可以采用峰值强度。

具体参数的使用,个人认为,理论上分以下几种情况:1,在边坡施工开挖、暴雨、和水库水位急剧下降等造成滑坡的急剧破坏,或者新建路堤的浅层破坏分析时,可以采用直接快剪(不排水不固结),适用于黏性土;2 对有一定固结时间的坡体,可采用固结快剪指标;3 对缓慢破坏的边坡(如雨季后大型滑坡由缓慢移动过渡为缓慢破坏状态),可以认为排水剪,也就是采用固结慢剪指标。

但实际上,很多试验的指标还是要经过经验的判断后得出一个综合性指标。通过多到现场踏勘观察同等地质结构下地形的倾角变化,同等条件下工程边坡的工程类比与反演计算,再结合试验指标,综合确定参数更为妥当。值得注意的是,滑坡破坏机制的判断是否准确,是比力学参数选取是否准确更为重要的事情。一个极端的例子是膨胀土边坡,坡面倾角小于10°发生了滑坡,但实验室的力学参数往往在40kPa和30°以上,这种情况下,专注于参数的选择及相应的计算是毫无意义的....

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