T滑坡物理力學參數(shù)確定方法

滑坡物理力學參數(shù)

確定方法滑坡物理力學參數(shù)確定方法一、概述二、滑坡巖土體物理力學性質與參數(shù)確定三、滑動面物理力學性質與參數(shù)確定四、滑坡計算參數(shù)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(shù)（包括變形與強度參數(shù)）。意義：為穩(wěn)定性計算和治理設計提供參數(shù)?；聨r土體二、滑坡巖土體物理力學性質與參數(shù)確定一）滑坡巖土體的特征二）滑坡巖土體變形參數(shù)確定三）滑坡巖土體強度參數(shù)確定四）利用動測法求巖土體參數(shù)五）利用巖體分類求巖土體參數(shù)

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(shù)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(shù)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(shù)。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??；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

幾種巖體用用不同試驗驗方法測定定的彈性模模量巖體的變形模量比巖塊的小小，而且受受結構面發(fā)發(fā)育程度及及風化程度度等因素影影響十分明明顯。不同地質條條件下的同同一巖體，，其變形模量相相差較大。試驗方法不同、壓力大小小不同，巖巖體變形模量不同。（1）層狀巖體體變形參數(shù)數(shù)估算層狀巖體的的地質力學學模型假設各巖層層厚度相等為S，且性質相同同。假設巖塊的的變形參數(shù)數(shù)為E，μ和G，層面的變形形參數(shù)為Kn，Ks由巖塊和層面面組成單元體體2）估算法法向應力σn作用用下下的的巖巖體體變變形形參參數(shù)數(shù)沿n方向向加加荷荷沿t方向向加加荷荷剪應應力力作作用用下下的的巖巖體體變變形形參參數(shù)數(shù)若巖巖層層厚厚度度及及巖巖塊塊參參數(shù)數(shù)都都不不同同時時，，應應采采用用加加權權平平均均法法確確定定Emn?！璖如果果考考慮慮層層面面變變形形則則：：（2）裂裂隙隙巖巖體體變變形形參參數(shù)數(shù)的的估估算算（1）用用RMR值估估算算巖巖體體變變形形模模量量（2）用用Q值估估算算縱縱波波速速度度和和巖巖體體平平均均變變形形模模量量三））滑坡坡巖巖土土體體強強度度參參數(shù)數(shù)確確定定1、滑滑坡坡巖巖土土體體的的強強度度特特征征一般般來來說說，，巖巖體體的的強強度度介于于巖塊塊與與結結構構面面強強度度之之間間。。堅硬硬巖巖石石的的強強度度曲曲線線軟弱弱巖巖石石的的強強度度曲曲線線巖體體各各向向異異性性：：2、強強度度參參數(shù)數(shù)確確定定1）原原位位試試驗驗法法2）估估算算法法1）原原位位試試驗驗法法（（1）原位位剪剪切切試試驗驗雙千千斤斤頂頂法法直直剪剪試試驗驗剪切切強強度度曲曲線線及巖巖體體剪剪切切強強度度參參數(shù)數(shù)Cm，φm值巖體體內內摩摩擦擦角角與與巖巖塊塊較較接近近，而而內內聚聚力力大大大大低于于巖塊塊。。說明明結結構構面面的的存存在在降降低低了了內內聚聚力力。。（2）壓壓縮縮試試驗驗巖體體的的壓縮縮強強度度分為為單軸軸抗抗壓壓強強度度和三軸軸壓壓縮縮強強度度。在生生產(chǎn)產(chǎn)實實際際中中，，通通常常是是采采用用原位位單單軸軸壓壓縮縮和三軸軸壓壓縮縮試試驗驗來確確定定。。單軸壓縮三軸壓縮（1）利利用用單單結結構構面面理理論論進進行行估算算2）估估算算方方法法巖體體的的強強度度(σ1－σ3)隨結結構構面面傾傾角角β的變變化化而而變變化化當β→→φφj或β→→90°時，，巖巖體體不不可可能能沿沿結結構構面面破破壞壞，，而而只只能能產(chǎn)產(chǎn)生生剪剪斷斷巖巖體體破破壞壞。。只有有當當β1≤ββ≤≤ββ2時，巖巖體體才才能能沿沿結結構構面面破破壞壞。。單結結構構面面理理論論單結結構構面面理理論論當β＝45°＋φj／2時，，巖巖體體強強度度取取得得最最低低值值σ3=0單結結構構面面理理論論含多組結構面面，思路是分步運用單結構面理論論確定巖體強度包線線及巖體強度。。隨結構面組數(shù)數(shù)的增加，巖巖體的強度趨向于各向同同性，并被大大削削弱，且多沿沿復合結構面面破壞。含四組以上結結構面巖體的的強度可按各各向同性考慮慮。Hoek-Brown的經(jīng)驗方程M、S、A、B、T為與巖性及結結構面情況有有關的常數(shù)，，根據(jù)巖體性質查表確定。（2）利用Hoek-Brown經(jīng)驗方程進行估算巖體質量和經(jīng)經(jīng)驗常數(shù)之間間關系

表四）利用動測測法求巖土體體參數(shù)動力變形參數(shù)數(shù)有：動彈性模量和和動泊松比及動剪切模量量?？赏ㄟ^聲聲波測試確定定。計算公式：優(yōu)點：測定方方法簡便，省省時省力；能在巖體中各各個部位廣泛泛進行。常見巖體動彈彈性模量和動動泊松比參考考值幾種巖體動、、靜彈性模量量比較表用動彈性模量量換算靜彈性性模量利用巖塊與巖巖體的縱波速速度計算巖體體完整性系數(shù)Kv五）利用巖體體分類求巖土土體參數(shù)（1）利用巖體質質量分級法（2）利用RMR分類法三、滑動面物物理力學性質質與參數(shù)確定定一）概述二）滑動面變形參數(shù)確定定三）滑動面強度參數(shù)確定定四）計算參數(shù)數(shù)確定一）概述1、滑動面及滑滑帶土的特征征夾土、夾泥、、高含水、強強度低和易變變形的軟弱面面，性質復雜雜，如軟弱夾夾層、層面、、泥化夾層及及基巖與第四四系界面等。。2、參數(shù)類型（1）變形參數(shù)（法向剛度Ｋｎ、剪切剛度KS）（2）強度參數(shù)（cj、j值）剪切變形曲線線法向變形曲線線二）滑動面變形參數(shù)確定定1、變形性質法向剛度Ｋｎ等于σｎ-Ｖｊ曲線上一點的的切線斜率；剪切剛度KS等于峰值前τ-u曲線上任一點點的切線斜率率。單位為(Mpa/cm)確定方法試驗法室內實驗現(xiàn)場試驗經(jīng)驗估算2、變形參數(shù)確確定（1）室內試驗（2）現(xiàn)場試驗——中心孔承壓板板法（3）經(jīng)驗估算（由Bandis方程估算）（由Barton方程估算）幾種結構面的的抗剪參數(shù)表表三）滑動面剪切強度參數(shù)確定定1、平直無充填填的結構面2、粗糙起伏無無充填的結構構面3、非貫通斷續(xù)續(xù)的結構面4、軟弱結構面面1、平直無充填填的結構面2、粗糙起伏無無充填的結構構面Barton方程（σ≥σ1）（σ<σ1)Parton方程裂面巖橋裂面巖橋Ctgφ3、非貫通斷續(xù)續(xù)的結構面4、具有充填物物的軟弱結構構面1）軟弱結構構面特性具有充填物物的軟弱結結構面包括括泥化夾層層和各種類類型的夾泥泥的軟弱層層；滑坡的滑動動面往往就就是一種性性質復雜的的軟弱結構構面。2）軟弱結構構面強度參參數(shù)的確定定方法（1）試驗法（2）參數(shù)反演演法（3）工程地質質類比法在條件許可可時，首先先考慮反演演法確定參參數(shù)，即φj值用反演分分析結果，，cj值按滑坡厚厚度確定；；其次，如如果試樣具具有代表性性，結果可可靠時，可可以將飽和和固結快剪剪φj值乘0.85-0.9，cj值乘0.30-0.4作為設計剪剪切強度指指標；經(jīng)驗驗值和其它它值僅作為為參考。（1）試驗法①室內實驗在現(xiàn)場鉆孔孔或平硐中中取滑帶土土樣回實驗驗室進行土土工實驗，，求滑帶土土Cj、φj值。優(yōu)點是：邊邊界條件明明確，容易易控制；缺點是：試試樣尺寸小小，代表性性差，且受受被測土的的抗動影響響大。②原位試驗在現(xiàn)場（如如平硐）進進行試驗，，求滑帶土土Cj、φj值。優(yōu)點：簡捷、快速速，并是在在原位應力力和邊界條條件下進行行；缺點：邊界界條件無法法精確確定定和控制，，這給試驗驗結果的解解釋帶來了了困難。原位試驗如如圖：②原位試驗法法雙千斤頂法法直剪試驗驗剪切強度曲曲線及滑動面剪切強度參參數(shù)Cj，φj值試驗法最大大的不足是是由于滑帶帶土的不均均勻性導致致試驗結果果離散性太太大。盡管管目前對取取樣部位進進行了規(guī)定定，如分滑滑坡前、中中、后三部部分分別采采樣，且試試驗盡可能能模擬各部部位滑坡的的受力特征征等，仍難難以達到滿滿意的效果果。從部分滑坡坡勘察成果果看，φj值的變異系系數(shù)為0.30-0.5，c值的變異系系數(shù)為0.35-0.6。存在φj值增大，cj值減小，或或cj值增大φj值減小的現(xiàn)現(xiàn)象。必須引起注注意。從現(xiàn)有成果果看，有以以下一些認認識：1)三峽庫區(qū)，，用同一試試驗方法，，在有效主主壓應力為為150-700Kpa時，有主應應力σ1越大，φj值越小、cj值越大的現(xiàn)現(xiàn)象，即摩摩爾包線基基本上為直直線。2)飽和固結快快剪的φj值與排水反反復剪的殘殘余強度φj值相差較小小，但內聚聚力cj值前者比后后者大2-3倍，有的甚甚至大4倍。3)飽和固結快快剪φj值比常規(guī)三三軸排水剪剪φj值大2-5°。根據(jù)上述特特點，若用用試驗方法法確定滑帶帶土的剪切切強度指標標，首先應應保證取樣樣的代表性性并盡可能能少擾動，，應盡可能能采用豎井井勘探方法法取大樣，，對同一組組樣最好同同時進行快快剪、飽和和快剪、飽飽和固結快快剪及三軸軸排水剪與與不排水剪剪試驗，以以便進行不不同試驗方方法的對比比分析。（2）參數(shù)反演演法反演或稱反反分析是通通過恢復已已破壞斜坡坡的原始狀狀態(tài)，在分分析其破壞機機理的基礎礎上，建立立極限平衡衡方程（即即穩(wěn)定性系系數(shù)Ks=1左右）；然然后反求滑滑動面的Cj、j值。這種方法適適應于滑坡坡模型和邊邊界條件清清楚，且有有多個滑滑動體可供實測測的地方。。一般表達式式可寫為：：Cj=f（h、ρ、β、L、j）j=f（h、ρ、β、L、Cj）對于處于蠕蠕滑階段的的滑坡，一一般假定穩(wěn)穩(wěn)定系數(shù)0.98（特殊情況況下如基巖巖滑坡考慮慮局部應力力集中、產(chǎn)產(chǎn)生漸進破破壞，可假假定穩(wěn)定系系數(shù)等于0.9）。在進行反演演分析時一一般假定cj值求φj值。同時應應特別注意意以下幾點點：1)應盡可能地地模擬滑坡坡蠕滑時的的邊界條件件，尤其是是地下水水水位，如果果難以做到到，則可取取勘探時雨雨季最高地地下水位；；2)選擇分析剖剖面應與主主滑剖面一一致；3)用作反演分分析的方法法，應與設設計用的穩(wěn)穩(wěn)定性及推推力計算方方法一致，，一般采用用設計規(guī)范范所推薦的的不平衡推推力法。按滑坡厚度度選取C值（3）工程地質質類比法《巖土工程手手冊》推薦的經(jīng)驗驗公式及數(shù)數(shù)據(jù)如下：：1)我國鐵路沿沿線粘性土土滑帶，經(jīng)經(jīng)多次直剪剪試驗得出出，殘余強強度φ與塑性指數(shù)數(shù)Ip，液性指數(shù)IL的經(jīng)驗關系系式如下：：㏒φj=2.4278-1.2229㏒Ip-0.1172㏒㏒IL，相關系數(shù)數(shù)為0.86。2)我國寶成線線上堆積層層滑坡，其其炭質頁巖巖風化的粘粘土滑帶cj=20Kpa，φj=7°°～12°°；紫紅紅色色泥泥巖巖風風化化粘粘土土滑滑帶帶cj=10Kpa，φj=5°°～7°°；黃土土質質粉粉質質粘粘土土滑滑帶帶cj=20Kpa，φj=13°°～16°°。3)陜西西南南部部裂裂隙隙粘粘土土質質滑滑帶帶cj=6——8Kpa，φj=8°°。4）從從三三峽峽庫庫區(qū)區(qū)滑滑坡坡防防治治成成果果看看，，侏侏羅羅系系紅紅層層中中的的滑滑坡坡，，滑滑帶帶土土的的φj一般般17～20°°；三三疊疊系系沙沙鎮(zhèn)鎮(zhèn)溪溪組組及及侏侏羅羅系系蓬蓬來來鎮(zhèn)鎮(zhèn)組組崩崩坡坡積積及及殘殘坡坡積積土土層層滑滑坡坡滑滑帶帶土土的的φj一般般7～13°°；三三疊疊系系巴巴東東組組中中滑滑坡坡滑滑帶帶土土φj16～19°°；二二疊疊系系嘉嘉陵陵江江組組及及更更古古老老的的碳碳酸酸鹽鹽巖巖中中的的滑滑帶帶土土的的φj一般般18～22°°。cj值與與滑滑坡坡厚厚度度有有關關。。滑坡坡斜斜面面與與滑滑帶帶土土Cj、φj值的的關關系系θA.M.Rooertson等，，1970提出出泥化化夾夾層層泥泥化化部部分分K1多少少及及其其性性質質確確定定其其Cjg、jg：K1>30%時；；則則：：Cj=Cjgj=jgK1<30%時；；則則：：Cj=Cjc+(Cjg-Cjc)x/30j=jc+(jg-jc)x/30基本本思思路路滑坡工程地質條件滑坡地質力學模型原位試驗參數(shù)估算綜合分析參數(shù)建議值經(jīng)驗數(shù)據(jù)滑坡巖體分類參數(shù)反演室內實驗四、、滑滑坡坡計計算算參參數(shù)數(shù)確確定定滑坡坡計計算算參參數(shù)數(shù)，，包包括括滑滑坡坡巖巖土土（滑滑體體和和滑滑床床巖巖土土））和滑滑動動面面（（滑滑帶帶））的的物物理理力力學學性性質質參參數(shù)數(shù)。。在在以以上上研研究究基基礎礎上上滑滑坡坡計計算算參參數(shù)數(shù)確確定定的的基基本本思思路路如如下下：：1、三三峽峽庫庫區(qū)區(qū)巴巴東東新新城城滑滑坡坡三峽峽庫庫區(qū)區(qū)巴巴東東新新城城構構造造上上位位于于官官渡渡口口向向斜斜一一翼翼，，斜斜坡坡為為順順向向坡坡，，分分布布的的地地層層為為巴巴東東組組易易滑滑地地層層。。因因此此區(qū)區(qū)內內滑滑坡坡很很多多，，其其中中大大型型滑滑坡坡就就有有：：黃土土坡坡、、趙趙樹樹嶺嶺、、童童家家坪坪、、榨榨仿仿坪坪、、官官渡渡口口等等多多個個滑滑坡坡。。五、工程實例例巴東新城城滑坡：：黃土坡坡滑坡、、趙樹嶺嶺滑坡等等黃土坡滑滑坡趙樹嶺滑滑坡滑坡周界及形態(tài)特征（1）滑坡體體物質結結構特征征據(jù)勘探資資料可知知：滑坡坡區(qū)物質質總體上上可分為為二大層層，即表層崩滑滑體塊裂裂、碎裂裂巖、含含泥碎塊塊石及碎碎塊石和和基巖。而滑動面（（滑帶））側比較復復雜，由由夾土、、夾泥、、強度低低和易變變形的軟軟弱面，，如軟弱弱夾層、、層面及及基巖與與第四系系界面等等組成的的復雜面面。（2）滑坡物物理力學學參數(shù)確確定長江委、、湖北省省江陵水水文隊及及中國地地質大學學等單位位做了大大量的研研究工作作，取得得了大量量的數(shù)據(jù)據(jù)。參數(shù)研究工作作有：1、現(xiàn)場試試驗（包括滑滑帶土剪剪切和巖巖土現(xiàn)場場試驗等等）2、室內實實驗（包括滑滑帶土直直剪、巖巖土物理理力學性性質實驗驗和結構構面直剪剪實驗等等）3、巖土參數(shù)估算4、滑帶土土剪切強強度參數(shù)反算1)中國地質質大學的的成果碎石大土土三軸實實驗成果果用Hock－Brown估算法求求巖體的的強度參參數(shù)Cj、φj值反演結結果可得：Cj=15——30KPa，φj=14.3—16.6°巖體力學學參數(shù)建議議值表巖體物理理力學參參數(shù)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)湖北省江江陵水文文隊的成成果滑坡物理理力學參參數(shù)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)黃土坡滑滑坡C、φ值反演結結果表剖面編號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—內聚力(KPa)；φ—內摩擦角角（度））；K—穩(wěn)定系數(shù)數(shù)。3)長江委長長江勘測測規(guī)劃設設計研究究院的成成果通過反演演分析，，綜合地地質建議議參數(shù)，，對滑帶帶土力學學參數(shù)取取值如下下：天然然狀態(tài)C=15KPa，φ=18°，飽和狀狀態(tài)分別別考慮降降低5～20%。2、黃石市市板巖山山崩滑體體板巖山位位于背斜斜近核部部，巖層層近水平平，巖性性為薄層層、中厚厚層狀灰灰?guī)r、砂砂泥巖。。參數(shù)研究工作作包括：：1、現(xiàn)場試試驗（包括巖巖體和結結構面剪剪切試驗驗等）2、室內實實驗（包括巖巖土物理理力學性性質實驗驗和結構構面直剪剪實驗等等）3、巖土參數(shù)估算部分成果果如下：：巖體變形形試驗成成果表(現(xiàn)場)P(Mpa)項目0.387