西双版纳某边坡工程土体原位直剪试验研究.docxVIP

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西双版纳某边坡工程土体原位直剪试验研究

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陶盾

摘要：边坡支护设计是工程中的一个重要环节，本文依托于西双版纳地区的某边坡支护工程，针对含砾粉质粘土和砾砂两种土层分别进行了正常和浸水情况下的原位剪切试验，在基本不扰动土层的情况下获取两种土层的抗剪强度指标，并与室内试验结果进行了分析对比，提出了场地土边坡支护设计中c、φ的参考值，对后期边坡的设计做出了相应指导。

【关键词】边坡支护；原位剪切试验；抗剪强度指标

在工民建、交通土建等工程建设过程中，边坡问题的处理是不可忽视的一个环节，边坡的设计支护要求对边坡稳定性进行准确的评估分析。土体原位测试可以在不扰动或基本不扰动土层的情况下进行测试，获得所测土层的物理力学性质指标。原位测试与室内试验的传统方法比较起来具有明显优点：（1）现场试验，毋需取样，避免了原状样扰动所带来的问题；（2）原位测试土尺寸较室内试验样品要大得多，因而更能反映土的宏观结构（如裂隙等）对土的性质的影响。本文以西双版纳地区某边坡支护设计工程为依托，进行现场原位直剪试验，取得不同状态下土体（含砾粉质粘土、砾砂）的抗剪强度参数（C、φ），以此为依据为后续边坡设计提出经济、合理的设计参数。

1.工程概况

本项目整个场地由丘体、冲沟、缓坡、阶梯状梯田组成，总体地形起伏较大，坡角一般为5～30°。勘察期间现场正在施工整平挖填方，部分坡度在变化中。钻探揭露深度范围内出露的地层主要分5层，主要为人工填土、耕植土、粘土、含砾粉质粘土、砾砂。

2.试验布置与实施

2.1试验方案

本次现场剪切试验共完成8组试验。含砾粉质粘土层4组（1组为浸水试验）、砾砂层4组（1组为浸水试验）。每组分为4次快剪，共32次。

本次试验为平推法试验。通过人工现场切样，利用试验仪器（剪切盒、手动液压泵、应变式荷重传感器、表式位移计、反力装置、水平尺、承载板、钢珠、竖向反压车等），每组通过4级不同竖向载荷测得土体竖向压缩指标，再水平剪力分级加载的形式剪切至土体破坏，使试样在确定的剪切面上破坏、记录试样的破坏剪应力，绘制破坏剪应力与垂直（法向）应力的关系曲线，从而求得土体的粘聚力C和内摩擦角φ等抗剪强度指标。

2.2试验步骤

2.2.1土样制作

试样的制备均在探坑内进行，探坑平面尺寸为1.8m*2.1m，深约0.7m；每个探坑取4个土样，土样尺寸为0.1m2*0.12m。取样过程中，用铲刀削切土体，避免扰动土体，直至达到剪力盒高度，将剪力盒竖向紧握下切土体，剪力盒上方土体削平，并保证坑底的水平。

2.2.2仪器安装

安装前应对传感器、位移计、应变仪、千斤顶等仪器设备进行校验、标定。试样的制备和设备的安装工作应尽快进行，以保持试样的天然含水率状态。浸水试验的浸水时间视试样的透水性而定。

2.2.3加载试验

本次现场直接剪切试验采用快剪法。每个探坑做一组实验（4个土块），分4级竖向荷载加载，竖向荷载分别为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa。

3.试验结果与分析

根据现场剪切试验数据，绘制剪切应力与剪切位移曲线、剪切应力τ与竖向压应力σ曲线，得出各组试验的土体粘聚力C和内摩擦角φ。同时，本次试验在完成剪切试验之后，在每个剪切面上取扰动土样一个，送试验室完成含水率试验，试验结果取4个剪切面的含水率平均值。结果见表1和表2。

本次试验期间正值雨季，试验部位均有明显的雨后集水，积水向下渗透导致试验土层的含水率均偏高。试验过程中，当施加较大的轴向压力时，从剪切盒的底部渗出少量的水，说明本次试验的土层均处于饱和状态。从含砾粉质粘土的C3、E5、E6三组试验可以看出，剪切面的含水率基本相同，可取平均值。而C1的含水率明顯偏大，抗剪强度有所降低，但不明显；砾砂地层的容水率较差，浸水后抗剪强度有一定的降低。综合以上分析结果，场地土的直接剪切抗剪强度的参考值如表3所示。

试验结果较好的反映了场地内2种土层在目前状态条件下的抗剪强度指标，与室内试验对比如下。

场区深部的基岩均为花岗岩，设计边坡的地层为全风化和强风化花岗岩地层，自地表向深部，地层的密度和强度逐渐提高、含水率逐渐减少，土的抗剪强度逐渐提高，试验结果是最不利条件下得到的抗剪强度值。

4.结束语

不同含水率下土层抗剪强度指标存在差异，因此边坡设计应做好坡面排水系统，施工中应检查坡后土体的开裂情况防止地面集水长期深入地层中，降低土的抗剪强度，避免产生大体量的滑坡地质灾害。土层的浸水试验条件（饱和状态）为本工程边坡土层的最不利条件，对于长期处于浸水条件的部位进行边坡设计时，可采用浸水条件下的抗剪强度指标。浸水条件下的抗剪强度指标也可用于边坡设计安全性的验证评估。

【参考文献】

[1]周曾玉.土工原位测试方法[J].交通世界，2013（z1）：118-119.

[2]王众.