粗颗粒含量对川西崩坡积混合土抗剪强度的影响研究

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川西山区地质条件比较复杂,崩坡积混合土的形成受到多种因素的影响,具有级配多样性、矿物成分多样性、形成原因多样性的特点。在实际工程中,这类混合土常因崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等原因给人民群众带来生命财产损失,给社会和经济建设造成损失。工程实践表明,这类崩坡积混合土处于多种级配条件下的粗细颗粒混合的状态,川西崩坡积混合土处于不同的气候条件、水文条件、颗粒级配情况,因此,进行其强度特性试验研究,并分析影响机理具有很重要的意义。本文的技术路线可以归结为“物理形态一粗细颗粒含量一抗剪强度”,以此技术路线为研究思路开展实验研究,以粗细颗粒含量和矿物成分组成为出发点,研究混合土的抗剪强度的变化规律。主要研究内容与结论如下:(1)对三种崩坡积混合土进行矿物组成鉴定试验,天然密度和含水率测定试验,颗粒级配试验。研究发现三种混合土物理特性上差异较大,可以作为三种典型的崩坡积混合土进行研究。矿物组成方面一号土样含有大量高岭石,三种土样都不含亲水性矿物成分。颗粒级配方面,一号土样和二号土样细颗粒含量较多,达到56.4%和52.39%,三号土样粗颗粒含量较多达到73.04%。(2)将三种崩坡积混合土进行筛分,保留5mm以下细颗粒进行小型直剪试验。试验结果表明三种土样抗剪强度特性差异较大,一号土样的粘聚力和内摩擦角大于二号土样和三号土样,二号土样和三号土样的粘聚力和内摩擦角数值接近,这是由于一号土样含有大量高岭石,达到88%,二号土样和三号土样的矿物成分组成接近。(3)对三种崩坡积混合土进行筛分,保留20mm以下的粗细混合颗粒进行大型直剪试验。研究发现三号土样抗剪强度参数高于二号土样,这是因为三号土样粗颗粒占比为61.8%,大于二号土样的40.2%。一号土样的抗剪强度参数要小于二号土样,一号土样5-20mm粗颗粒占比27.8%,小于二号土样粗颗粒占比的40.2%,粗颗粒含量的差异导致抗剪强度特性的不同。(4)对三种混合土样在不筛分粗颗粒条件下,进行大型直剪试验。研究发现三号土样的抗剪强度显著大于一号土样和二号土样,这是因为三号土样的粗颗粒的含量显著大于其余两种土样。(5)选取一号混合土在不经过筛分的条件下,控制不同含水率和孔隙比,进行大型直剪试验。研究发现由于土样中不含有亲水性矿物成分,所以含水率对粗细颗粒混合土的强度特性没有影响,粘聚力值随着孔隙比的变大而变小,内摩擦角值随孔隙比变化不大,孔隙比对混合土的强度特性没有显著的影响。(6)分析粗细颗粒含量对土样的内摩擦角影响,可以发现粗颗粒的增加使得土样的强度明显增大,粗颗粒质量百分比在0-30%之间逐渐变大时,混合土样的内摩擦角值逐渐变大,但是变大的趋势很缓慢。粗颗粒的百分比在30%~60%之间逐渐增加时,混合土的内摩擦角值逐渐增大的趋势很明显,混合土的强度快速增大。粗颗粒的百分比增大到60%以上时,混合土的内摩擦角增加的趋势变得缓慢,直至不再继续增加。因此可以将粗颗粒百分比为30%和60%作为混合土强度的临界值判定依据。
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