滑坡物理力学参数确定方法

滑坡物理力学参数

确定方法滑坡物理力学参数确定方法一、概述二、滑坡岩土体物理力学性质与参数确定三、滑动面物理力学性质与参数确定四、滑坡计算参数确定五、工程实例一、概述1、滑坡物质组成滑动岩土体滑床岩体滑动面（滑带）—软弱结构面2、目的意义目的：求岩土体和作为滑带的软弱结构面的物理力学性质参数（包括变形与强度参数）。意义：为稳定性计算和治理设计提供参数。滑坡岩土体二、滑坡岩土体物理力学性质与参数确定一）滑坡岩土体的特征二）滑坡岩土体变形参数确定三）滑坡岩土体强度参数确定四）利用动测法求岩土体参数五）利用岩体分类求岩土体参数

一）滑坡岩土体的特征破碎、裂隙非常发育、夹土，性质复杂二）滑坡岩土体变形参数确定

1、滑坡岩土体的变形性质变形=岩块变形+结构面闭合+充填物压缩+其他变形2、变形参数确定1）原位试验法2）估算法1）原位试验法承压板法狭缝法钻孔变形法水压洞室法单(双)轴压缩试验法声波法地震波法原位岩体变形试验静力法动力法（1）承压板法

刚性承压板法柔性承压板法ω是与承压板形状与刚度有关的系数。对于圆形板ω＝0.785；对于方形板ω＝0.886

（2）钻孔变形法

优点：①对岩体扰动小；②可在地下水位以下；

缺点：试验涉及的岩体体积小，代表性受到局限。

（3）狭缝法

几种岩体用不同试验方法测定的弹性模量岩体的变形模量比岩块的小，而且受结构面发育程度及风化程度等因素影响十分明显。不同地质条件下的同一岩体，其变形模量相差较大。试验方法不同、压力大小不同，岩体变形模量不同。（1）层状岩体变形参数估算

层状岩体的地质力学模型假设各岩层厚度相等为S，且性质相同。假设岩块的变形参数为E，μ和G，层面的变形参数为Kn，Ks由岩块和层面组成单元体2）估算法法向应力σn作用下的岩体变形参数

沿n方向加荷

沿t方向加荷剪应力作用下的岩体变形参数

若岩层厚度及岩块参数都不同时，应采用加权平均法确定Emn。……S如果考虑层面变形则：（2）裂隙岩体变形参数的估算

（1）用RMR值估算岩体变形模量（2）用Q值估算纵波速度和岩体平均变形模量三）滑坡岩土体强度参数确定1、滑坡岩土体的强度特征一般来说，岩体的强度介于岩块与结构面强度之间。坚硬岩石的强度曲线软弱岩石的强度曲线岩体各向异性：2、强度参数确定1）原位试验法2）估算法1）原位试验法

（1）原位剪切试验双千斤顶法直剪试验

剪切三强度三曲线及岩三体剪三切强三度参三数Cm，φm值岩体三内摩三擦角三与岩三块较接近，而三内聚三力大三大低于岩块三。说明三结构三面的三存在三降低三了内三聚力三。（2三）压三缩试三验岩体三的压缩三强度分为单轴三抗压三强度和三轴三压缩三强度。在生三产实三际中三，通三常是三采用原位三单轴三压缩和三轴三压缩三试验来确三定。单轴压缩三轴压缩（1三）利三用单三结构三面理三论进三行估算2）三估算三方法岩体三的强三度(σ1－σ3)随三结构三面倾三角β三的变三化而三变化当β三→φj或β三→90°时三，岩三体不三可能三沿结三构面三破坏三，而三只能三产生三剪断三岩体三破坏三。只有三当β1≤β三≤β2时，岩三体才三能沿三结构三面破三坏。单结三构面三理论单结三构面三理论当β三＝45°＋三φj／2时，三岩体三强度三取得三最低三值σ3=0单结三构面三理论含多三组结三构面，思三路是分步三运用单结三构面三理论三确定岩体三强度三包线及岩三体强三度。随结三构面三组数三的增三加，三岩体三的强三度趋向三于各三向同三性，并三被大三大削三弱，三且多三沿复三合结三构面三破坏三。含四三组以三上结三构面三岩体三的强三度可三按各三向同三性考三虑。Ho三ek三-B三ro三wn的经三验方三程M、三S、三A、三B、三T为与三岩性三及结三构面三情况三有关三的常三数，三根据岩体三性质查表三确定三。（2三）利三用Ho三ek三-B三ro三wn三经验三方程进行三估算岩体三质量三和经三验常三数之三间关三系三表四）三利用三动测三法求三岩土三体参三数动力三变形三参数有：动弹三性模三量和三动泊三松比及动三剪切三模量三。可三通过三声波三测试三确定三。计算三公式三：优点三：测三定方三法简三便，三省时三省力三；能在三岩体三中各三个部三位广三泛进三行。常见三岩体三动弹三性模三量和三动泊三松比三参考三值几种三岩体三动、三静弹三性模三量比三较表用动三弹性三模量三换算三静弹三性模三量利用三岩块三与岩三体的三纵波三速度三计算三岩体完整三性系三数Kv五）三利用三岩体三分类三求岩三土体三参数（1三）利三用岩三体质三量分三级法（2三）利三用R三MR三分类三法三、三滑动三面物三理力三学性三质与三参数三确定一）三概述二）滑动三面变形三参数三确定三）滑动三面强度三参数三确定四）三计算三参数三确定一）概三述1、三滑动三面及三滑带三土的三特征夹土三、夹三泥、三高含三水、三强度三低和三易变三形的三软弱三面，三性质三复杂三，如三软弱三夹层三、层三面、三泥化三夹层三及基三岩与三第四三系界三面等三。2、三参数三类型（1三）变三形参三数（法向三刚度三Ｋｎ、剪三切刚三度KS）（2三）强三度参三数（cj、j值）剪切三变形三曲线法向三变形三曲线二）滑动三面变形三参数三确定1、三变形三性质法向三刚度三Ｋｎ等于σｎ-Ｖｊ曲线三上一三点的三切线三斜率；剪切三刚度三KS等于三峰值三前τ-u曲三线上三任一三点的三切线三斜率三。单三位为(M三pa三/c三m)确定三方法试验三法室内三实验现场三试验经验三估算2、三变形三参数三确定（1三）室三内试三验（2三）现三场试三验—三—中心三孔承三压板三法（3三）经三验估三算（由B三an三di三s方三程估三算）（由三Ba三rt三on三方程三估算三）几种三结构三面的三抗剪三参数三表三）滑动三面剪切三强度三参数三确定1、三平直三无充三填的三结构三面2、三粗糙三起伏三无充三填的三结构三面3、三非贯三通断三续的三结构三面4、三软弱三结构三面1、三平直三无充三填的三结构三面2、三粗糙三起伏三无充三填的三结构三面Barton方程（σ≥σ1）（σ<σ1)Parton方程裂面岩桥裂面岩桥Ctg三φ3、三非贯三通断三续的三结构三面4、三具有三充填三物的三软弱三结构三面1）三软弱三结构三面特三性具有三充填三物的三软弱三结构三面包三括泥三化夹三层和三各种三类型三的夹三泥的三软弱三层；滑坡三的滑三动面三往往三就是三一种三性质三复杂三的软三弱结三构面三。2）三软弱三结构三面强三度参三数的三确定三方法（1三）试三验法（2三）参三数反三演法（3三）工三程地三质类三比法在条三件许三可时三，首三先考三虑反三演法三确定三参数三，即三φj值用三反演三分析三结果三，三cj值按三滑坡三厚度三确定三；其三次，三如果三试样三具有三代表三性，三结果三可靠三时，三可以三将饱三和固三结快三剪φj值乘三，cj值乘三作为三设计三剪切三强度三指标三；经三验值三和其三它值三仅作三为参三考。（1三）试三验法①室内三实验在现三场钻三孔或三平硐三中取三滑带三土样三回实三验室三进行三土工三实验三，求三滑带三土Cj、φj值。优点三是：三边界三条件三明确三，容三易控三制；缺点三是：三试样三尺寸三小，三代表三性差三，且三受被三测土三的抗三动影三响大三。②原位三试验在现三场（三如平三硐）三进行三试验三，求三滑带三土Cj、φj值。优点三：简捷三、快三速，三并是三在原三位应三力和三边界三条件三下进三行；缺点三：边三界条三件无三法精三确确三定和三控制三，这三给试三验结三果的三解释三带来三了困三难。原位三试验三如图三：②原位三试验三法双千三斤顶三法直三剪试三验剪切三强度三曲线及滑动三面剪切三强度三参数Cj，φj值试验三法最三大的三不足三是由三于滑三带土三的不三均匀三性导三致试三验结三果离三散性三太大三。尽三管目三前对三取样三部位三进行三了规三定，三如分三滑坡三前、三中、三后三三部分三分别三采样三，且三试验三尽可三能模三拟各三部位三滑坡三的受三力特三征等三，仍三难以三达到三满意三的效三果。从部三分滑三坡勘三察成三果看三，φj值的三变异三系数三为，三c值三的变三异系三数为三。存三在φj值增三大，三cj值减三小，三或cj值增三大φj值减三小的三现象三。必须三引起三注意三。从现三有成三果看三，有三以下三一些三认识三：1)三三峡三库区三，用三同一三试验三方法三，在三有效三主压三应力三为1三50三-7三00三Kp三a时三，有三主应三力σ1越大三，φj值越三小、三cj值越三大的三现象三，即三摩尔三包线三基本三上为三直线三。2)三饱和三固结三快剪三的φj值与三排水三反复三剪的三残余三强度三φj值相三差较三小，三但内三聚力三cj值前三者比三后者三大2三-3三倍，三有的三甚至三大4三倍。3)三饱和三固结三快剪三φj值比三常规三三轴三排水三剪φj值大三2-三5°三。根据三上述三特点三，若三用试三验方三法确三定滑三带土三的剪三切强三度指三标，三首先三应保三证取三样的三代表三性并三尽可三能少三扰动三，应三尽可三能采三用竖三井勘三探方三法取三大样三，对三同一三组样三最好三同时三进行三快剪三、饱三和快三剪、三饱和三固结三快剪三及三三轴排三水剪三与不三排水三剪试三验，三以便三进行三不同三试验三方法三的对三比分三析。（2三）参三数反三演法反演三或称三反分三析是三通过三恢复三已破三坏斜三坡的三原始三状态三，在三分析其三破坏三机理三的基三础上三，建三立极三限平三衡方三程（三即稳三定性三系数Ks三=1三左右三）；三然后三反求三滑动三面的Cj、j值。这种三方法三适应三于滑三坡模三型和三边界三条件三清楚三，且三有三多个三滑动体可三供实三测的三地方三。一般三表达三式可三写为三：Cj=f三（h三、ρ、三β、三L、j）j=f三（h三、ρ、三β、三L、三Cj）对于三处于三蠕滑三阶段三的滑三坡，三一般三假定三稳定三系数三0.三98三（特三殊情三况下三如基三岩滑三坡考三虑局三部应三力集三中、三产生三渐进三破坏三，可三假定三稳定三系数三等于三0.三9）三。在进三行反三演分三析时三一般三假定三cj值求三φj值。三同时三应特三别注三意以三下几三点：1)三应尽三可能三地模三拟滑三坡蠕三滑时三的边三界条三件，三尤其三是地三下水三水位三，如三果难三以做三到，三则可三取勘三探时三雨季三最高三地下三水位三；2)三选择三分析三剖面三应与三主滑三剖面三一致三；3)三用作三反演三分析三的方三法，三应与三设计三用的三稳定三性及三推力三计算三方法三一致三，一三般采三用设三计规三范所三推荐三的不三平衡三推力三法。按滑三坡厚三度选三取C三值（3三）工三程地三质类三比法《岩三土工三程手三册》三推荐三的经三验公三式及三数据三如下三：1)三我国三铁路三沿线三粘性三土滑三带，三经多三次直三剪试三验得三出，三残余三强度三φ与三塑性三指数三Ip三，液三性指三数IL的经三验关三系式三如下三：㏒φj=2三.4三27三8-三1.三22三29三㏒I三p-三0.三11三72三㏒I三L，相三关系三数为0.三86。2)三我国三宝成三线上三堆积三层滑三坡，三其炭三质页三岩风三化的三粘土三滑带三cj=2三0K三pa三，φj=7三°～三12三°；三紫红三色泥三岩风三化粘三土滑三带cj=1三0K三pa三，φj=5三°～三7°三；黄三土质三粉质三粘土三滑带cj=2三0K三pa三，φj=1三3°三～1三6°三。3)三陕西三南部三裂隙三粘土三质滑三带cj=6三—8三Kp三a，三φj=8三°。4）三从三三峡库三区滑三坡防三治成三果看三，侏三罗系三红层三中的三滑坡三，滑三带土三的φj一般三17三～2三0°三；三三叠系三沙镇三溪组三及侏三罗系三蓬来三镇组三崩坡三积及三残坡三积土三层滑三坡滑三带土三的φj一般三7～三13三°；三三叠三系巴三东组三中滑三坡滑三带土φj16三～1三9°三；二三叠系三嘉陵三江组三及更三古老三的碳三酸盐三岩中三的滑三带土三的φj一般三18三～2三2°三。cj值与三滑坡三厚度三有关三。滑坡三斜面三与滑三带土三Cj、φj值的三关系θ等，三19三70三提出泥化三夹层三泥化三部分三K1多少三及其三性质三确定三其Cjg三、jg：K1>3三0%三时；三则：三Cj=Cjgj=jgK1<3三0%三时；三则：三Cj=Cjc+(三Cjg-三Cjc)x三/3三0j=jc+(三jg-jc)x/三30基本三思路滑坡工程地质条件滑坡地质力学模型原位试验参数估算综合分析参数建议值经验数据滑坡岩体分类参数反演室内实验四、三滑坡三计算三参数三确定滑坡三计算三参数三，包三括滑三坡岩三土（滑三体和三滑床三岩土三）和滑三动面三（滑三带）三的物三理力三学性三质参三数。三在以三上研三究基三础上三滑坡三计算三参数三确定三的基三本思三路如三下：1、三三峡三库区三巴东三新城三滑坡三峡三库区三巴东三新城三构造三上位三于官三渡口三向斜三一翼三，斜三坡为三顺向三坡，三分布三的地三层为三巴东三组易三滑地三层。三因此三区内三滑坡三很多三，其三中大三型滑三坡就三有：黄土三坡、三赵树三岭、三童家三坪、三榨仿三坪、三官渡三口等三多个三滑坡三。五、工程三实例巴东三新城三滑坡三：黄三土坡三滑坡三、赵三树岭三滑坡三等黄土三坡滑三坡赵树三岭滑三坡滑坡周界及形态特征（1三）滑三坡体三物质三结构三特征据勘三探资三料可三知：三滑坡三区物三质总三体上三可分三为二三大层三，即表层三崩滑三体块三裂、三碎裂三岩、三含泥三碎块三石及三碎块三石和三基岩。而滑动三面（三滑带三）侧比三较复三杂，三由夹三土、三夹泥三、强三度低三和易三变形三的软三弱面三，如三软弱三夹层三、层三面及三基岩三与第三四系三界面三等组三成的三复杂三面。（2三）滑三坡物三理力三学参三数确三定长江三委、三湖北三省江三陵水三文队三及中三国地三质大三学等三单位三做了三大量三的研三究工三作，三取得三了大三量的三数据三。参数研究三工作三有：1、三现场三试验（包三括滑三带土三剪切三和岩三土现三场试三验等三）2、三室内三实验（包三括滑三带土三直剪三、岩三土物三理力三学性三质实三验和三结构三面直三剪实三验等三）3、三岩土参数估算4、三滑带三土剪三切强三度参数反算1)三中国三地质三大学三的成三果碎石三大土三三轴三实验三成果用H三oc三k－三Br三ow三n估三算法三求岩三体的三强度三参数Cj、φj值反三演结三果可得三：三Cj=1三5—三30三KP三a，φj=1三4.三3—三16三.6三°岩体三力学参数三建议三值表岩体三物理三力学三参数介质材料容重γ(KN/M3)变形模量E(MPa)泊松比μ抗剪强度残余强度MPa(°)rMPar(°)粉砂岩、砂岩T2b227163000.310.9844.20.4032灰岩T2b3-127510000.210.7540.3035泥质灰岩T2b3-226376000.230.42480.2633滑动带（上部）2225.660.340.01914.00.01312.5滑动带（下部）2216.130.350.01714.00.01112.0滑体（下部）21.519600.290.02718.00.02116.1滑体（中部）2125600.280.03123.00.02416.7滑体（上部）2012100.310.02418.00.01915.22)三湖北三省江三陵水三文队三的成三果滑坡三物理三力学三参数三表部位岩土名称粘聚力（C）内摩擦角（φ）重度γKPa°KN/m3滑体上部粘质类土夹碎石39.2(29.4)17.0(13.3)24.11(24.60)滑体中部粘质类土夹碎石34.3(25.48)16.5(13.1)23.52(24.01)滑体下部粘质类土夹碎石39.2(29.40)17.5(13.5)23.03(23.52)剪出口以上滑带亚粘土19.60(14.70)17.5(13.5)22.05(22.54)剪出口以下滑带亚粘土37.24(28.42)16.5(13.1)22.54(23.03)剪出口以下滑体与古地形界面粘土夹碎块石39.2(34.3)14.0(12.0)23.03(23.52)剪出口以上滑床粉砂质泥岩107.8(92.12)21.0(18.5)24.99(25.48)剪出口以上滑床泥质粉砂岩117.6(98)23.0(20)24.99(25.48)剪出口以下滑床泥质灰岩127.4(117.6)25.0(22.6)25.48(25.97)黄土三坡滑三坡C三、φ三值反三演结三果表剖面编号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：三C—三内聚三力(三KP三a)三；φ三—内三摩擦三角（三度）三；K三—稳三定系三数。3)三长江三委长三江勘三测规三划设三计研三究院三的成三果通过三反演三分析三，综三合地三质建三议参三数，三对滑三带土三力学三参数三取值三如下三：天三然状三态C=三15三KP三a，三φ=三18三°，三饱和三状态三分别三考虑三降低三5～三20三%。2、三黄石三市板三岩山三崩滑三体板岩三山位三于背三斜近三核部三，岩三层近三水平三，岩三性为三薄层三、中三厚层三状灰三岩、三砂泥三岩。参数研究三工作三包括三：1、三现场三试验（包三括岩三体和三结构三面剪三切试三验等三）2、三室内三实验（包三括岩三土物三理力三学性三质实三验和三结构三面直三剪实三验等三）3、三岩土参数估算部分三成果三如下三：岩体三变形三试验