围压和含水率对川西—藏东地区板岩残积土的动强度影响试验研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.019

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (01): 161-166.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.019

围压和含水率对川西—藏东地区板岩残积土的动强度影响试验研究

王磊¹^,²(), 郭长宝³^,⁴(), 李滨³^,⁴, 黄鑫¹^,², 郑志华¹^,², 王伽祺¹

1. 防灾科技学院,河北廊坊 065201
2. 中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室,河北廊坊 065201
3. 中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081
4. 新构造运动与地质灾害重点实验室,北京 100081

收稿日期:2020-08-30 修回日期:2020-12-18 出版日期:2021-02-12 发布日期:2021-03-12
通讯作者: 郭长宝
作者简介:郭长宝,男,研究员,1980年出生,地质工程专业,主要从事工程地质及地质灾害调查研究。Email: guochangbao@163.com。
王磊,男,讲师,1988年出生,地质工程专业,主要从事地质灾害及岩土工程抗震调查研究。Email: wangalle88@126.com。
基金资助:
中国地质调查局项目(DD20190319);中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室开放基金项目(FZ201208);国家自然科学基金项目(41877279)

Experimental Study on Influence of Confining Pressure and Water Content on Dynamic Strength of Slate Residual Soil

WANG Lei¹^,²(), GUO Changbao³^,⁴(), LI Bin³^,⁴, HUANG Xin¹^,², ZHENG Zhihua¹^,², WANG Jiaqi¹

1. Institute of Disaster Prevention, Langfang, Hebei 065201, China
2. Key Laboratory of Building Collapse Mechanism and Disaster Prevention, Institute of Disaster Prevention, China Earthquake Administration, Langfang, Hebei 065201, China
3. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China
4. Key Laboratory of Neotectonic Movement and Geohazard, Beijing 100081, China

Received:2020-08-30 Revised:2020-12-18 Online:2021-02-12 Published:2021-03-12
Contact: GUO Changbao

摘要/Abstract

摘要：

受特殊地质构造条件影响,川西—藏东地区板岩、千枚岩等变质岩风化强烈,形成的残积土具有较为广泛的分布,对这一地区的变质岩残积土的动力特性开展研究,具有重要的意义。利用动三轴试验仪对川西—藏东地区板岩残积土进行分析测试,重点研究不同含水率、不同固结应力和振次下的动强度参数变化规律。结果表明,含水率和固结应力对试样动强度影响明显;在相同固结应力、固结比条件下,强度随含水率增大而减弱;在相同含水率、固结比条件下,强度随固结应力增大而增强,但都不呈正比例关系。板岩残积土的动强度指标动黏聚力随含水率的增加而明显减小,对含水率敏感性较强;动摩擦角则随含水率增加变化量较小,对含水率敏感性较低。

关键词: 川西—藏东;, 板岩残积土, 含水率, 围压, 动强度, 动三轴试验

Abstract:

Under the influence of special geotectonic conditions, the slate and phyllite in western Sichuan-eastern Tibet are strongly weathered, and the residual soil is widely distributed. It is of great practical significance to study the dynamic characteristics of metamorphic rock-derived, highly-weathered soil in this area. In this study, dynamic triaxial experiment was carried out on the slate residual soil from the region. The results show that the moisture content and confining pressure have obvious influence on dynamic strength of the samples. Under the same consolidation stress and consolidation ratio, the strength decreases with increasing water content. Under the same moisture content and consolidation ratio, the strength increases with increasing consolidation stress, but the correlation is not proportional. The dynamic cohesion of slate residual soil decreases with increasing water content, and the former is highly sensitive to the latter. However, the dynamic friction angle has little changes with increasing water content and is less sensitive to the latter.

Key words: western Sichuan-eastern Tibet, slate residual soil, water content, confining pressure, dynamic strength, dynamic triaxial experiment

中图分类号:

P642

王磊, 郭长宝, 李滨, 黄鑫, 郑志华, 王伽祺. 围压和含水率对川西—藏东地区板岩残积土的动强度影响试验研究[J]. 现代地质, 2021, 35(01): 161-166.

WANG Lei, GUO Changbao, LI Bin, HUANG Xin, ZHENG Zhihua, WANG Jiaqi. Experimental Study on Influence of Confining Pressure and Water Content on Dynamic Strength of Slate Residual Soil[J]. Geoscience, 2021, 35(01): 161-166.

图/表 8

图1 残积土粒径分布曲线

Fig.1 Particle grading curve of residual soil

表1 残积土的物理性质指标

Table 1 Physical parameters of the residual soil

干密度ρ_d/ (g·cm^-3)	天然含水率 w/%	相对密度 G_s	塑限 w_P/%	液限 w_L/%	塑性指数 I_p
1.77	11	2.65	6.5	14.5	8.0

图2 用于动三轴试验的试样

Fig.2 Photo of the sample used in the experiment

图3 试验后已经破坏的试样

Fig.3 Damaged samples after the experiment

表2 动三轴试验方案

Table 2 Experiment scheme of the dynamic triaxial test

材料	状态	试验条件
材料	状态	固结比K_c	围压σ₃/kPa			荷载频率/Hz
重塑样	含水率(11%)	1	100	200	300	1
	含水率(13%)	1	100	200	300	1
	含水率(15%)	1	100	200	300	1
	含水率(17%)	1	100	200	300	1
	含水率(19%)	1	100	200	300	1

图4 试验得到的典型动应力(a)和轴向应变(b)时程曲线

Fig.4 Typical time-history curves of dynamic stress (a) and axial strain (b) obtained from the experiment

图5 破坏动应力与含水率、围压σ3的关系

Fig.5 Correlation of dynamic failure stress with water content and confining pressure

图6 动黏聚力(a)、动摩擦角(b)与含水率的关系曲线

Fig.6 Variation of dynamic cohesion force (a) and dynamic friction angle (b) with water contents

参考文献 27

[1]	白永健, 李明辉, 王东辉, 等. 金沙江中游巴塘县地质灾害发育特征及成灾规律分析[J]. 中国地质灾害与防治学报, 2014,25(2):103-109.
[2]	张远明. 甘孜州地质灾害分布及重点地段地质灾害防治对策[J]. 四川地质学报, 2000,20(4):298-302.
[3]	吴瑞安, 郭长宝, 杜宇本, 等. 川藏铁路加查—朗县段地质灾害发育特征研究[J]. 现代地质, 2017,31(5):956-964.
[4]	郭长宝, 张永双, 蒋良文, 等. 川藏铁路沿线及邻区环境工程地质问题概论[J]. 现代地质, 2017,31(5):877-889.
[5]	闫怡秋, 杨志华, 张绪教, 等. 基于加权证据权模型的青藏高原东部巴塘断裂带滑坡易发性评价[J]. 现代地质, 2021,35(1):1-14.doi: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2020.091.
[6]	任三绍, 郭长宝, 张永双, 等. 川西巴塘茶树山滑坡发育特征及形成机理[J]. 现代地质, 2017,31(5):978-989.
[7]	陈正汉, 郭楠. 非饱和土与特殊土力学及工程应用研究的新进展[J]. 岩土力学, 2019,40(1):1-54.
[8]	孙德安, 吴波. 非饱和粉土的动弹性模量和阻尼比研究[J]. 水利学报, 2012,43(9):1108-1113,1120.
[9]	贾磊, 孙德安, 郝飞. 吸力控制下非饱和粉土的动力变形特性[J]. 上海大学学报(自然科学版), 2015,21(1):117-127.
[10]	薛龙. 吸力控制下非饱和土的动力特性[J]. 佳木斯大学学报(自然科学版), 2013,31(1):34-37,42.
[11]	刘文化, 杨庆, 唐小微, 等. 交通荷载作用下非饱和土的动力特性试验研究[J]. 防灾减灾工程学报, 2015,35(2):263-269.
[12]	胡华, 蔡亮. 残积土含水率对其动力特性影响试验研究[J]. 地震工程学报, 2015,37(3):754-758.
[13]	尹松, 孔令伟, 杨爱武, 等. 循环振动作用下残积土动力变形特性试验研究[J]. 振动与冲击, 2017,36(11):224-231.
[14]	张修照, 巫尚蔚, 张超, 等. 不同固结条件下尾矿动孔压演化规律[J]. 岩土力学, 2018,39(3):815-822.
[15]	年廷凯, 焦厚滨, 范宁, 等. 南海北部陆坡软黏土动力应变-孔压特性试验[J]. 岩土力学, 2018,39(5):1564-1572,1580.
[16]	尹光志, 王文松, 魏作安, 等. 小打鹅尾矿库筑坝尾矿的动力学特性试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2017,36(增):3121-3130.
[17]	田兆阳, 李平, 郑志华, 等. 软土动力特性动三轴试验研究[J]. 地震工程学报, 2017,39(1):95-99,118.
[18]	何昌荣. 动模量和阻尼的动三轴试验研究[J]. 岩土工程学报, 1997,19(2):39-48.
[19]	孙静, 袁晓铭, 孙锐. 土动剪切模量和阻尼比的推荐值和规范值的合理性比较[J]. 地震工程与工程振动, 2004,24(2):125-133.
[20]	黄芮, 张延军, 李洪岩, 等. 辽河三角洲相沉积软土动力特性试验[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2010,40(5):1115-1120.
[21]	张泽林, 吴树仁, 唐辉明, 等. 黄土和泥岩的动力学特性及微观损伤效应[J]. 岩石力学与工程学报, 2017,36(5):1256-1268.
[22]	中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑地基基础设计规范GB50007—2011[S]. 北京: 中国计划出版社, 2012.
[23]	中华人民共和国水利部. 土工试验方法标准(GB/T50123—1999)[S]. 北京: 中国计划出版社, 1999.
[24]	黄玲琳, 朱惠良. 动荷载作用下杭州粉土动强度试验研究[J]. 山西建筑, 2016,42(8):83-84.
[25]	杜超. 路基压实粉土动强度特性研究[D]. 北京:北京交通大学, 2008.
[26]	王皆伟, 王汝恒. 四川地区砂卵石土动强度试验分析[J]. 四川建筑科学研究, 2006,32(1):112-114.
[27]	李松林. 动三轴试验的原理与方法[M]. 北京: 地质出版社, 1990.

围压和含水率对川西—藏东地区板岩残积土的动强度影响试验研究

Experimental Study on Influence of Confining Pressure and Water Content on Dynamic Strength of Slate Residual Soil

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[1]	路芳, 高明星, 周书贤, 王顺. 阿尔金东段断裂带流域地貌特征及其构造活动[J]. 现代地质, 2023, 37(05): 1100-1109.
[2]	程智余, 刘瑞, 张金锋, 马海春, 王京平. 围压变化作用下基于水力开度变化的单裂隙渗流特性研究[J]. 现代地质, 2023, 37(04): 972-976.
[3]	周云龙，岑况，施泽明. 四川阿坝土壤与空气中氡气浓度及分布调查[J]. 现代地质, 2013, 27(4): 993-998.
[4]	栾英波, 卫万顺, 郑桂森, 季鑫楠. 影响北京地区粉质粘土和细砂的热导率因素统计分析[J]. 现代地质, 2011, 25(6): 1187-1194.
[5]	凌宗发; 王丽娟,李保柱,夏静,朱玉新,. 水平井含水率上升影响因素[J]. 现代地质, 2008, 22(1): 86-90.