滑坡物理力學參數確定方法

滑坡物理力學參數

確定方法滑坡物理力學參數確定方法一、概述二、滑坡巖土體物理力學性質與參數確定三、滑動面物理力學性質與參數確定四、滑坡計算參數確定五、工程實例一、概述1、滑坡物質組成滑動巖土體滑床巖體滑動面（滑帶）—軟弱結構面2、目的意義目的：求巖土體和作為滑帶的軟弱結構面的物理力學性質參數（包括變形與強度參數）。意義：為穩(wěn)定性計算和治理設計提供參數?；聨r土體二、滑坡巖土體物理力學性質與參數確定一）滑坡巖土體的特征二）滑坡巖土體變形參數確定三）滑坡巖土體強度參數確定四）利用動測法求巖土體參數五）利用巖體分類求巖土體參數

一）滑坡巖土體的特征破碎、裂隙非常發(fā)育、夾土，性質復雜二）滑坡巖土體變形參數確定

1、滑坡巖土體的變形性質變形=巖塊變形+結構面閉合+充填物壓縮+其他變形2、變形參數確定1）原位試驗法2）估算法1）原位試驗法承壓板法狹縫法鉆孔變形法水壓洞室法單(雙)軸壓縮試驗法聲波法地震波法原位巖體變形試驗靜力法動力法（1）承壓板法

剛性承壓板法柔性承壓板法ω是與承壓板形狀與剛度有關的系數。對于圓形板ω＝0.785；對于方形板ω＝0.886

（2）鉆孔變形法

優(yōu)點：①對巖體擾動小；②可在地下水位以下；

缺點：試驗涉及的巖體體積小，代表性受到局限。

（3）狹縫法

幾種巖體用不同試驗方法測定的彈性模量巖體的變形模量比巖塊的小，而且受結構面發(fā)育程度及風化程度等因素影響十分明顯。不同地質條件下的同一巖體，其變形模量相差較大。試驗方法不同、壓力大小不同，巖體變形模量不同。（1）層狀巖體變形參數估算

層狀巖體的地質力學模型假設各巖層厚度相等為S，且性質相同。假設巖塊的變形參數為E，μ和G，層面的變形參數為Kn，Ks由巖塊和層面組成單元體2）估算法法向應力σn作用下的巖體變形參數

沿n方向加荷

沿t方向加荷剪應力作用下的巖體變形參數

若巖層厚度及巖塊參數都不同時，應采用加權平均法確定Emn?！璖如果考慮層面變形則：（2）裂隙巖體變形參數的估算

（1）用RMR值估算巖體變形模量（2）用Q值估算縱波速度和巖體平均變形模量三）滑坡巖土體強度參數確定1、滑坡巖土體的強度特征一般來說，巖體的強度介于巖塊與結構面強度之間。堅硬巖石的強度曲線軟弱巖石的強度曲線巖體各向異性：2、強度參數確定1）原位試驗法2）估算法1）原位試驗法

（1）原位剪切試驗雙千斤頂法直剪試驗

剪切強慰度曲線及巖體剪齒切強度參配數Cm，φm值巖體內摩史擦角與巖欠塊較接近，而內腫聚力大單大低于巖塊。說明結可構面的慕存在降禾低了內傲聚力。（2）拜壓縮試聾驗巖體的壓縮強梅度分為單軸抗壓晉強度和三軸壓縮腎強度。在生產實惑際中，通換常是采用原位單懼軸壓縮和三軸壓縮傅試驗來確定。單軸壓縮三軸壓縮（1）俗利用單毅結構面紋理論進灣行估算2）估潤算方法巖體的強己度(σ1－σ3)隨結構瓶面傾角β狀的變化而壞變化當β→φj或β→90°時，巖秋體不可能判沿結構面竟破壞，而吹只能產生緞剪斷巖體綿破壞。只有當β1≤β≤β2時，巖體暮才能沿雞結構面麥破壞。單結構制面理論單結構傲面理論當β＝45°＋φj／2時，巖體管強度取得雀最低值σ3=0單結構面駐理論含多組親結構面，思路是分步運用單結構龜面理論疤確定巖體強度斜包線及巖體賄強度。隨結構墊面組數異的增加叼，巖體忙的強度趨向于各恐向同性，并被大脖大削弱，站且多沿復辰合結構面弦破壞。含四組以渾上結構面岡巖體的強艱度可按各床向同性考音慮。Hoe震k-B提row形n的經驗方步程M、S倚、A、攤B、T為與巖性頓及結構面程情況有關趣的常數，抱根據巖體性質查表確屋定。（2）利薪用Hoe順k-B悠row棄n經驗訴方程進行估算巖體質喘量和經艱驗常數喘之間關警系

表四）利尾用動測勢法求巖父土體參且數動力變靠形參數有：動彈性彎模量和吃動泊松襪比及動剪妹切模量員。可通污過聲波子測試確喪定。計算公式伏：優(yōu)點：良測定方吧法簡便續(xù)，省時燭省力；能在巖但體中各傘個部位綠廣泛進希行。常見巖體谷動彈性模估量和動泊鞠松比參考修值幾種巖體汗動、靜彈誤性模量比沈較表用動彈寶性模量開換算靜幅彈性模堤量利用巖伴塊與巖醋體的縱搏波速度每計算巖言體完整性爸系數Kv五）利腥用巖體壺分類求侍巖土體網參數（1）利湖用巖體質克量分級法（2）雀利用R暑MR分俯類法三、滑動車面物理力窯學性質與騰參數確定一）概淹述二）滑動面變形參數驢確定三）滑動面強度參直數確定四）計算自參數確定一）概私述1、滑堆動面及敞滑帶土谷的特征夾土、神夾泥、稻高含水近、強度傲低和易肆變形的絕軟弱面粥，性質冰復雜，仆如軟弱極夾層、探層面、令泥化夾傾層及基厚巖與第辦四系界株面等。2、參數撿類型（1）卵變形參瞞數（法向剛度占Ｋｎ、剪切剛所度KS）（2）迫強度參師數（cj、j值）剪切變彩形曲線法向變形糾曲線二）滑動面變形參數求確定1、變形甚性質法向剛傲度Ｋｎ等于σｎ-Ｖｊ曲線上得一點的為切線斜將率；剪切剛籮度KS等于峰搏值前τ-u曲線售上任一受點的切股線斜率蒸。單位謝為(Mp講a/c訪m)確定方法試驗法室內實驗現場試夏驗經驗估辦算2、變形扎參數確定（1）室鐮內試驗（2）魔現場試爺驗——中心孔承世壓板法（3）經臺驗估算（由Ba嗚ndi斤s方程址估算）（由B祖art找on方即程估算般）幾種結構盼面的抗剪岔參數表三）滑動面剪切強度雙參數確定1、平沈直無充欠填的結冶構面2、粗牌糙起伏爺無充填勤的結構虛面3、非腿貫通斷關續(xù)的結痛構面4、軟弱陜結構面1、平直斧無充填的衛(wèi)結構面2、粗糙呀起伏無充拜填的結構狼面Barton方程（σ≥σ1）（σ<σ1)Parton方程裂面巖橋裂面巖橋Ctgφ3、非貫土通斷續(xù)的丈結構面4、具毫有充填饅物的軟旬弱結構占面1）軟弱養(yǎng)結構面特籌性具有充湯填物的們軟弱結乎構面包因括泥化雹夾層和德各種類晉型的夾墊泥的軟冬弱層；滑坡的魂滑動面邪往往就單是一種衫性質復辱雜的軟蹄弱結構職面。2）軟弱巡壽結構面強恐度參數的愛確定方法（1）試葡驗法（2）哨參數反淹演法（3）賣工程地允質類比夕法在條件許飾可時，首飛先考慮反飲演法確定循參數，即尼φj值用反扯演分析四結果，縫cj值按滑坡顆厚度確定蔑；其次，管如果試樣碎具有代表得性，結果緞可靠時，因可以將飽繼和固結快盟剪φj值乘0品.85熱-0.悶9，cj值乘0邁.30鳥-0.旁4作為壇設計剪厲切強度榴指標；零經驗值幸和其它價值僅作驅為參考催。（1）試蛾驗法①室內實驗在現場賽鉆孔或個平硐中鉤取滑帶絨土樣回恐實驗室剖進行土啟工實驗澇，求滑悔帶土Cj、φj值。優(yōu)點是嶄：邊界奪條件明湊確，容益易控制仰；缺點是：近試樣尺寸燦小，代表決性差，且炮受被測土殖的抗動影錯響大。②原位試災驗在現場（賊如平硐）蜜進行試驗替，求滑帶蛇土Cj、φj值。優(yōu)點：簡捷、妖快速，框并是在搖原位應賴力和邊仗界條件霧下進行因；缺點：邊犯界條件無側法精確確購定和控制季，這給試挪驗結果的院解釋帶來申了困難。原位試驗喜如圖：②原位試驗肉法雙千斤刷頂法直圖剪試驗剪切強度漂曲線及滑動面剪切強度乏參數Cj，φj值試驗法最欠大的不足屯是由于滑嫁帶土的不牌均勻性導片致試驗結塌果離散性守太大。盡絮管目前對料取樣部位癥進行了規(guī)衫定，如分猾滑坡前、始中、后三傷部分分別育采樣，且網試驗盡可販能模擬各桿部位滑坡與的受力特招征等，仍催難以達到賭滿意的效左果。從部分呀滑坡勘墨察成果獄看，φj值的變聲異系數吳為0.痕30-姑0.5顆，c值資的變異換系數為裂0.3派5-0綱.6。肚存在φj值增大聽，cj值減小得，或cj值增大φj值減小盤的現象層。必須引歇起注意陣。從現有成乞果看，有礙以下一些陷認識：1)三旦峽庫區(qū)縫，用同各一試驗縱方法，丸在有效溜主壓應回力為1真50-嚷700黎Kpa活時，有封主應力族σ1越大，簽φj值越小、闊cj值越大的踢現象，即占摩爾包線中基本上為覽直線。2)飽帖和固結扔快剪的陰φj值與排水耐反復剪的輩殘余強度葵φj值相差較慎小，但內虜聚力cj值前者語比后者觀大2-雀3倍，辨有的甚片至大4至倍。3)飽觸和固結僑快剪φj值比常規(guī)保三軸排水旺剪φj值大2等-5°移。根據上辜述特點宴，若用址試驗方嫌法確定擺滑帶土旗的剪切籃強度指今標，首象先應保夠證取樣森的代表閘性并盡同可能少秘擾動，墓應盡可臘能采用倡豎井勘往探方法震取大樣犁，對同寬一組樣覺最好同寨時進行擋快剪、仆飽和快務剪、飽傘和固結崇快剪及談三軸排有水剪與此不排水銳剪試驗誤，以便謙進行不瞧同試驗使方法的槍對比分醉析。（2）參姻數反演法反演或稱碑反分析是鑰通過恢復廢已破壞斜配坡的原始穴狀態(tài)，在矩分析其破略壞機理巧的基礎日上，建慨立極限兼平衡方奪程（即錫穩(wěn)定性灣系數Ks=1江左右）；溜然后反求稻滑動面的Cj、j值。這種方尋法適應恨于滑坡姿模型和厚邊界條理件清楚豈，且有怠多個旱滑動體可供實掙測的地方庭。一般表淘達式可撿寫為：Cj=f（址h、ρ、β、襪L、j）j=f（h丹、ρ、β鞋、L、驗Cj）對于處于頁蠕滑階段艷的滑坡，騾一般假定繞穩(wěn)定系數鹿0.98羽（特殊情男況下如基鼠巖滑坡考郵慮局部應滋力集中、躍產生漸進浩破壞，可修假定穩(wěn)定地系數等于紗0.9）寒。在進行肆反演分逃析時一正般假定計cj值求φj值。同時榜應特別注安意以下幾昆點：1)應零盡可能見地模擬棵滑坡蠕襲滑時的播邊界條斗件，尤米其是地勝下水水乒位，如淺果難以店做到，偏則可取廁勘探時贊雨季最芬高地下減水位；2)選擇掩分析剖面奸應與主滑新剖面一致典；3)用巷作反演聰分析的血方法，肝應與設出計用的且穩(wěn)定性驅及推力輸計算方死法一致照，一般抹采用設承計規(guī)范迅所推薦診的不平利衡推力少法。按滑坡焦厚度選丟取C值（3）工脖程地質類繭比法《巖土醬工程手旬冊》推交薦的經才驗公式御及數據效如下：1)我國為鐵路沿線毒粘性土滑仍帶，經多羞次直剪試芽驗得出，沫殘余強度藍φ與塑性卵指數Ip夢，液性指洋數IL的經驗關烏系式如下?。憨Sφj=2.4銳278-昌1.22俯29㏒I迎p-0.形1172覽㏒IL，相關系感數為0.8賀6。2)我除國寶成軟線上堆籠積層滑尤坡，其蔽炭質頁考巖風化跨的粘土赴滑帶cj=20K加pa，φj=7°姨～12春°；紫弱紅色泥廁巖風化緞粘土滑堪帶cj=10乞Kpa畝，φj=5°～擦7°；黃棗土質粉質戒粘土滑帶cj=20K廟pa，φj=13籮°～1炮6°。3)陜西仙南部裂隙漆粘土質滑鐘帶cj=6—寬8Kp葬a，φj=8°。4）從扔三峽庫咬區(qū)滑坡陵防治成厲果看，演侏羅系嫁紅層中航的滑坡嬌，滑帶鋪土的φj一般1架7～2乞0°；培三疊系球沙鎮(zhèn)溪校組及侏崖羅系蓬會來鎮(zhèn)組概崩坡積碎及殘坡起積土層袋滑坡滑拍帶土的φj一般7～逝13°；園三疊系巴揮東組中滑灶坡滑帶土φj16～1勞9°；二干疊系嘉陵帥江組及更蠶古老的碳漆酸鹽巖中氣的滑帶土券的φj一般18霉～22°介。cj值與滑叉坡厚度尸有關。滑坡斜面順與滑帶土幸Cj、φj值的關系θA.M燈.Ro盡oer腿tso掩n等，碼197殊0提出泥化夾除層泥化敏部分K1多少及糟其性質黃確定其控Cjg、jg：K1>30燃%時；主則愛：Cj=Cjgj=jgK1<30趙%時；出則繁：Cj=Cjc+(Cjg-Cjc)x/3膨0j=jc+(jg-jc)x/30基本思路滑坡工程地質條件滑坡地質力學模型原位試驗參數估算綜合分析參數建議值經驗數據滑坡巖體分類參數反演室內實驗四、滑辱坡計算挺參數確堅定滑坡計算傅參數，包柿括滑坡巖傷土（滑體景和滑床族巖土）和滑動面慕（滑帶）態(tài)的物理力引學性質參維數。在以鍬上研究基韻礎上滑坡解計算參數拋確定的基申本思路如自下：1、三面峽庫區(qū)銜巴東新下城滑坡三峽庫哥區(qū)巴東摘新城構姿造上位舟于官渡克口向斜貨一翼，初斜坡為患順向坡呢，分布節(jié)的地層偏為巴東切組易滑氣地層。跟因此區(qū)鬧內滑坡牙很多，挖其中大坊型滑坡挖就有：黃土坡徒、趙樹宜嶺、童末家坪、帳榨仿坪爺、官渡獻口等多噸個滑坡層。五、工程實例巴東新諷城滑坡枯：黃土淚坡滑坡蕩、趙樹喇嶺滑坡隱等黃土坡夢滑坡趙樹嶺滑孫坡滑坡周界及形態(tài)特征（1）滑汁坡體物質堵結構特征據勘探汽資料可交知：滑認坡區(qū)物疾質總體殺上可分透為二大鞭層，即表層崩設滑體塊井裂、碎齡裂巖、筐含泥碎冒塊石及壇碎塊石清和基巖。而滑動面（屈滑帶）側比較復販雜，由夾旱土、夾泥妥、強度低鋤和易變形貫的軟弱面怪，如軟弱釣夾層、層框面及基巖駕與第四系承界面等組促成的復雜士面。（2）滑耽坡物理力污學參數確也定長江委吉、湖北喚省江陵鑼水文隊觀及中國蔥地質大默學等單典位做了茄大量的李研究工鈴作，取登得了大扁量的數拿據。參數研究工燒作有：1、現場斃試驗（包括滑研帶土剪切險和巖土現蘋場試驗等軌）2、室內禽實驗（包括滑倦帶土直剪呼、巖土物豎理力學性爪質實驗和源結構面直鋼剪實驗等輔）3、巖土參數估算4、滑帶悟土剪切強偷度參數反算1)中國鬼地質大學句的成果碎石大土細三軸實驗和成果用Ho廳ck－延Bro蒙wn估伙算法求標巖體的郊強度參齡數Cj、φj值反演老結果可得：解Cj=15拴—30桂KPa私，φj=14打.3—急16.渡6°巖體力學參數建議倘值表巖體物疲理力學扔參數介質材料容重γ(KN/M3)變形模量E(MPa)泊松比μ抗剪強度殘余強度MPa(°)rMPar(°)粉砂巖、砂巖T2b227163000.310.9844.20.4032灰?guī)rT2b3-127510000.210.7540.3035泥質灰?guī)rT2b3-226376000.230.42480.2633滑動帶（上部）2225.660.340.01914.00.01312.5滑動帶（下部）2216.130.350.01714.00.01112.0滑體（下部）21.519600.290.02718.00.02116.1滑體（中部）2125600.280.03123.00.02416.7滑體（上部）2012100.310.02418.00.01915.22)湖北授省江陵水臘文隊的成證果滑坡物理宜力學參數地表部位巖土名稱粘聚力（C）內摩擦角（φ）重度γKPa°KN/m3滑體上部粘質類土夾碎石39.2(29.4)17.0(13.3)24.11(24.60)滑體中部粘質類土夾碎石34.3(25.48)16.5(13.1)23.52(24.01)滑體下部粘質類土夾碎石39.2(29.40)17.5(13.5)23.03(23.52)剪出口以上滑帶亞粘土19.60(14.70)17.5(13.5)22.05(22.54)剪出口以下滑帶亞粘土37.24(28.42)16.5(13.1)22.54(23.03)剪出口以下滑體與古地形界面粘土夾碎塊石39.2(34.3)14.0(12.0)23.03(23.52)剪出口以上滑床粉砂質泥巖107.8(92.12)21.0(18.5)24.99(25.48)剪出口以上滑床泥質粉砂巖117.6(98)23.0(20)24.99(25.48)剪出口以下滑床泥質灰?guī)r127.4(117.6)25.0(22.6)25.48(25.97)黃土坡滑犯坡C、φ遍值反演結捏果表剖面編號k12345678CφCφCφCφCφCφCφCφⅠ1.0525.61425.71423.614.123.714.121.614.221.714.219.614.319.714.31.1554.51454.61452.514.150.414.248.414.344.314.540.214.734.2151.2067.214.156.914.650.714.949.61544.515.234.415.726.316.122.516.3Ⅱ1.0538.01436.114.134.114.232.214.330.214.42814.526.314.624.414.71.1567.61463.714.259.814.455.914.646.115.140.215.432.315.822.416.31.2068.714.758.915.253.015.545.115.933.216.531.216.629.216.727.216.8Ⅲ1.0567.214.163.614.361.314.455.414.749.41547.515.145.515.231.615.91.1563.315.961.31659.316.157.316.253.316.441.21739.217.131.117.51.2068.916.461.116.859.116.95517.15117.344.917.642.917.738.817.9注：C—智內聚力(翼KPa)布；φ—內急摩擦角（零度）；K毯—穩(wěn)定系確數。3)長江肝委長江勘懶測規(guī)劃設侮計研究院徹的成果通過反炕演分析燦，綜合辯地質建歇議參數妙，對滑疤帶土力掛學參數緣瑞取值如壘下：天唉然狀態(tài)C=15識KPa，杠φ=18懶°，飽和夜狀態(tài)分別叉考慮降低趟5～20露%。2、黃石史市板巖山旗崩滑體板巖山幕位于背口斜近核鄰部，巖雨層近水寧平，巖番性為薄耍層、中災厚層狀墳灰?guī)r、模砂泥巖頸。參數研究工鞭作包括足：1、現鹿場試驗（包括巖守體和結構對面剪切試纖驗等）2、室內塊實驗（包括報巖土物梁理力學趟性質實悉驗和結版構面直禁剪實驗每等）3、巖款土參數估算部分成果干如下：巖體變玩形試驗批成果表來(現場川)P(Mpa)項目0.3870.8991.5222.1592.7963.433變形模量（Mpa）154.8171.5233.5272.4309.3339.1彈性模量（Mpa）857.5986.21417.21662.42125