三峡库区三期地质灾害防治工程详细

1、三峡库区三期地质灾害防治工程详细地质勘查阶段试验技术要求1.试验的目的和意义1.1 试验目的。试验以满足滑坡、崩塌(危岩稳定性分析评价和塌岸预测及其治理工程设计的需要,并为其提供准确的评价预测和设计的参数为目的。1.2 试验意义。众所周知,对滑坡、崩塌(危岩和塌岸的地质模型的分析论证,及对其变形形迹的判释,可以为其稳定性评价预测和治理工程设计提供地质依据。但定量的评价预测和具体的设计必需相关的岩土体的物理参数、力学参数和水文地质参数。用于评价预测和设计的参数的正确与否,直接影响着评价预测的准确性,并对其是否需要工程治理或治理工程的成败优劣以及对工程的安全性、合理性和经济性的影响等方面至关重要。

2、对清江水库某一滑坡的滑带土抗剪强度(c、值敏感性分析计算表明,滑带土的抗剪强度(c、值对其滑坡的稳定性影响敏感性显著;图1表明,内摩擦角(每增加或减少1°,其稳定系数约增加或减少0.05,内聚力每增加或减少10kPa,其稳定系数约增加或减少0.030.04。表1表明,对一个滑坡来说,这种1°或10kPa的增减,将可能决定其滑坡的潜在不安全性或不必要的治理工程投资。表1和表2分别为三峡库区地质灾害防治工程勘察滑坡稳定状态分级(表1和三峡库区地质灾害防治工程设计安全系数(表2。三峡库区在工况4(设计工况下,对于级、级和级滑坡相应的安全系数为K1.20、1.20>K1.15

3、和1.15>K1.10,假设目前,这三个滑坡均实际处于基本稳定状态,稳定系数K0=1.15,若试验给出相应滑坡滑带的内摩擦角(增减1°时,则就人为不实际的改变了滑坡的稳定状态评价,对照相应的安全系数,也就改变了工程治理需要与否的决定。这些滑坡内摩擦角(若增加1°时,则就由本来实际的K0=1.15人为的变为K0=1.20,相应的就由基本稳定状态变为了稳定状态,对级滑坡滑坡来说,就由本来需要工程治理的,而变为了不需要工程治理,因而存在着明显的安全隐患;若减少1°时,则由本来实际的K0=1.15人为的变为K0=1.10,对级滑坡滑坡来说,本来不需要工程治理的,变为

4、了需要工程治理,因而存在着不必要的治理工程投资。0.71617181920212223242526内摩擦角/(°稳定系数c=5kPa c=10kPa c=15kPa c=20kPa c=25kPa c=30kPa c=35kPac=40kPac=45kPa图1 稳定系数-内摩擦角-粘聚力关系图表1 滑坡稳定状态分级稳定性 分级 定义稳定性系数(K f 设计工况 校核工况 稳定(A 在设计工况和校核工况条件下,都是稳定的K f 1.2K f 1.1基本稳定(B 在设计工况条件下是稳定的,在校核工况条件下其稳定性有所降低,有可能产生局部变形,整体仍然是稳定的,但安全储备不高1.2>

5、K f 1.11.1>K f 1.05潜在不稳定(C 目前状态是稳定的,但安全储备不高,略高于临界状态。在设计工况条件下其向不稳定方向发展,在校核工况条件下有可能整体失稳1.1>K f 1.051.05>K f 1.0不稳定(D 目前状态下即接近临界状态,且向不稳定方向发展。在校核工况条件下将整体失稳,且失稳诱发临界值较低K f <1.05K f <1.0表2滑坡防治工程设计安全系数涉水条件工况影响因素荷载组合安全系数涉水工况1自然状态+5年一遇暴雨或久雨+156米库水位自重+建筑荷载+地下水+库水荷载1.25 1.20 1.15工况2自然状态+5年一遇暴雨或久雨

6、+175米库水位自重+建筑荷载+地下水+库水荷载1.25 1.20 1.15 工况3自然状态+5年一遇暴雨或久雨+156米135米水位自重+建筑荷载+地下水+库水位下降产生的荷载1.20 1.15 1.10工况4(设计工况自然状态+5年一遇暴雨或久雨+175米145米水位自重+建筑荷载+地下水+库水位下降产生的荷载 1.20 1.15 1.10工况5(校核工况自然状态+50年一遇暴雨或久雨+175米145米水位自重+建筑荷载+地下水+库水位下降产生的荷载 1.15 1.10 1.05 工况6自然状态+5年一遇暴雨或久雨+175米145米水位+地震自重+建筑荷载+地下水+库水位下降产生的荷载+地

7、震力1.10 1.05 1.05不涉水工况7自然状态+5年一遇暴雨或久雨自重+建筑荷载+地下水1.25 1.20 1.15 工况8自然状态+20年一遇暴雨或久雨自重+建筑荷载+地下水1.20 1.15 1.10 工况9(校核工况自然状态+50年一遇暴雨或久雨自重+建筑荷载+地下水 1.10 1.10 1.05 工况10自然状态+5年一遇暴雨或久雨+地震自重+建筑荷载+地下水+地震力1.10 1.05 1.052. 试验要求和试验准则2.1 试验要求。2.1.1 应在对滑坡、崩塌(危岩和塌岸的地质模型和变形形迹及其变形破坏机理和稳定状态的分析基础上,根据相应的评价预测和治理工程设计的需要,确定试

8、验部位和试验参数。2.1.2 试验应具有地质、力学和工程相结合的观点;视试验为模拟试验的观点;其试验技术及试样及其制取等应符合滑坡、崩塌(危岩和塌岸的实际的地质和物理性状、受力状态和实际条件,涉及治理工程部位还应满足治理工程设计要求。2.1.3 试验应尽量以室内试验与现场原位试验相结合。2.1.4 应结合勘探平硐、竖井和坑槽中制取原状试样;岩石试样也可在钻孔中采集;应采取有效技术方法采集和制取原状试样,土试样和滑带土试样可通过钻孔用薄壁取土器静力压入法采集原状试样;不宜采用扰动土试样做重塑土样试验;但无法采集原状试样时,可采用保持天然含水量的扰动土样做重塑土样试样,但对试验结果应加强分析,使应

9、用的成果尽量符合实际。2.2 试验准则。试验应符合现行的有关规程标准。1.原状土取样技术标准JGJ89-922.岩土工程勘察规范GB50021-20013.地质灾害防治工程勘察规范DB50/143-20034.公路工程地质勘察规范JTJ064-985.TB10027-20016.工程岩体试验方法标准GB/T50266-997.土工试验方法标准GB/T50123-19998.建筑边坡工程技术规范GB50330-20029.膨胀土地区建筑技术规范GBJ112-8710.土工试验规程SL237-199911.国土资源部2003年颁布的有关规程规定3.试验对象和试验对象的力学功能3.1 试验对象为滑坡

10、、崩塌(危岩和塌岸三种类型地质灾害体及其中的地下水。该三种地质灾害类型依据其地质模型及其变形特征和破坏机理,可进一步进行亚类划分。,滑坡。可划分为-1,推移式滑坡,-2,牵引式(卸荷式滑坡。,崩塌(危岩。可划分为-1,滑移式崩塌(危岩,-2,倾倒式崩塌(危岩,-3,坠落式崩塌(危岩。,塌岸。可划分为-1,滑移式塌岸,-2,坍(崩型塌岸(包括类似倾倒式塌岸和坠落式塌岸,-3,侵蚀剥蚀型塌岸。依据滑坡、崩塌(危岩和塌岸等地质灾害体中的组成单元及其在地质灾害体变形破环中的力学功能和在治理工程中的作用,其地质灾害体试验对象可大致归纳为三大组成单元体系。A,荷载体。包括滑体、崩塌(危岩体和塌滑体及侵蚀剥

11、蚀型岩土体等组成单元体系。B,滑移拉张带(面。包括滑带(面、崩塌面(滑移面、倾倒面和坠落面、塌岸面(滑移面、坍崩面-包括类似倾倒面和坠落面及侵蚀剥蚀面等组成单元体系。C,承载体。包括滑床、母岩和基座岩土体及非侵蚀剥蚀下卧岩土体等组成单元体系。3.3试验对象的力学功能地质灾害体中荷载体和滑移拉张带(面是地质灾害体的主体,是产生地质灾害体变形破坏的主要因素单元体。在地质灾害体地质模型中,其有关的物理参数、荷载体荷载及荷载体中和滑移拉张带(面的抗滑移、抗拉张的力学参数,应是地质灾害体稳定性的定量评价预测的主要参数。在一定条件下,是进行减载削坡及增高抗滑移和抗拉张强度以提高地质灾害体稳定性的依据。承载

12、体是承受地质灾害体的垂直荷载和滑移拉张荷载的主体,也是地质灾害治理工程中支撑地质灾害体及其治理工程的垂直荷载和水平荷载的持力体。在其斜坡地质模型中,其有关的物理参数及力学参数,应是承载体稳固性评价预测的依据,以及治理工程的承载力和承载方式的设计依据。4. 试验项目和试验数量4.1 依据试验目的、试验对象及试验对象的力学功能来确定滑坡、崩塌(危岩和塌岸的试验项目和试验部位。4.2 试验项目,包括室内试验项目和原位试验项目。室内试验项目包括岩土的物理性质和力学性质,岩土的颗粒成分、矿物成分、化学成分和微观结构特征,地下水和地表水的化学成分及对砼的侵蚀性和对钢结构物的腐蚀性。原位试验包括滑带土的原位

13、大面积剪切试验,滑体大体积重度现场试验及水文地质参数(岩层渗透系数和地下水位试验及观测。4.3 室内试验4.3.1 荷载体采集代表性的原状试样进行其天然含水量、密度、重度(天然状态和饱和状态、孔隙比的室内试验,必要时,亦可进行塑限、液限、膨胀性、土石比及水平和垂直渗透系数的室内试验。必要时,在滑坡滑体、滑移式崩塌(危岩体和滑移型塌岸体中主要软弱界(层面采集原状试样,沿其滑动方向进行天然快剪和饱和快剪或固结快剪和饱和固结快剪的直剪试验;必要时,宜在滑坡滑体、滑移式崩塌(危岩体和滑移型塌岸体中采集原状试样,沿其滑动方向进行天然快剪和饱和快剪或固结快剪和饱和快剪的直剪试验,或按其滑动方向为最大主应力

14、轴的三轴压缩试验等,以求取相应的峰值和残余抗剪强度(c、值;必要时,可适当的进行滑动面或剪切面的重合剪切试验。以上试验成果,用以作为荷载体沿其内部软弱界(层面产生次级滑动可能的评价预测及相应治理工程设计的参数,或用于验算主动土压力值,或用于减载削坡和坡面防护工程设计的参数。对侵蚀剥蚀型塌岸体,应采集原状试样,进行天然快剪和饱和快剪或固结快剪和饱和固结快剪的直剪试验,以求取相应的峰值和残余抗剪强度(c、值;采集原状试样,进行软化、崩解和冲刷试验,求取相应试验结果等;用以作为评价预测该塌岸岩土体岸坡的侵蚀剥蚀的深度及坡面形态和产状,及作为坡面或护坡工程设计的物理和力学参数。4.3.2 滑移拉张带(

15、面滑坡滑带(面,滑移式崩塌(危岩滑移带(面和滑移型塌岸滑移带(面采集滑带(面和滑移带(面的原状土样,进行其天然含水量、密度、重度(天然状态和饱和状态、孔隙比、塑限和液限、膨胀性、垂直和水平渗透系数、颗粒成分和粘土矿物成分、化学成分、微观结构特征(擦痕、阶步、光面、颗粒排列和土石比。采集滑带(面和滑移带(面的原状土样,沿其滑动方向进行天然快剪和饱和快剪及固结快剪和饱和固结快剪的直剪试验;当滑带和滑移体厚度大于20cm时,应注意确定其主滑面或主滑方向及其倾角;采集相应的原状试样,沿其主滑面方向或滑(移带指向进行上述相应的直剪试验;也可进行按其滑动方向和指向为最大主应力轴的三轴压缩试验;对不含碎石颗

16、粒而砾石(砾粒含量较高的滑带土,宜进行中型直剪试验;以求取相应的峰值和残余抗剪强度(c、值;必要时可适当进行滑(移面或剪切面的重合剪切试验。以上试验成果,用以作为滑坡、滑移式崩塌(危岩和滑移型塌岸的稳定性评价预测及相应的治理工程设计的参数。对倾倒式崩塌(危岩和类似倾倒式坍(崩型塌岸的后缘岩体或底部岩体的预测控制性倾倒面或控制性倾倒结构面(节理层裂隙面、断裂面和层面等,采集原状试样,进行抗拉强度试验;对坠落式崩塌(危岩和类似坠落式坍(崩型塌岸预测控制性坠落面或控制性坠落结构面(节理层裂隙面、断层面和层面等,采集原状试样,相应的进行抗切强度、抗拉强度或抗剪强度试验,以上试验成果,以作为其相应的稳定

17、性评价预测及其相应的治理工程设计的参数。4.3.3 承载体采集主要岩土层的原状试样,进行其天然含水量、密度的室内试验,必要时,亦可进行膨胀性、垂直和水平渗透系数、塑限和液限的室内试验。对滑床和基座的主要岩土层,采集原状试样,进行按铅直方向为最大主应力轴的三轴压缩试验,还应对顺坡层状和近水平状的滑床和基座,采集其对稳定性控制的层面和软弱夹层的原状试样,沿可能滑动方向进行直剪试验;以求取相应的峰值和残余抗剪强度(c、值;采集滑床和基座的主要岩土层原状试样,进行铅直方向的压缩试验,以求取相应的抗压强度、弹性模量、变形模量和泊松比等,用以评价预测滑坡和基座岩土体的稳固性和承载性,并为治理工程设计提供力

18、学参数。必要时,对倾倒式崩塌(危岩体和坠落式崩塌(危岩体及其类似性质的塌岸体的母岩以及滑坡、滑移式崩塌(危岩和滑移型塌岸的滑床等的重要岩层,采集原状试样,沿适宜方向进行抗拉强度和抗剪强度试样;对侵蚀剥蚀型塌岸岸坡一定深度岩土体(非侵蚀剥蚀下卧岩土体进行适宜方向的抗拉强度、抗剪强度及抗压强度、弹性模量和变形模量、泊松比的试验,为治理工程设计提供参数。4.3.4 采集有关的地下水和地表水试样,进行其化学成分及对砼的侵蚀性和对钢结构物的腐蚀性试验。4.3.5 室内试验方法、仪器设备、试验标准,以及试件的制备(形状、尺寸和安装及试验等操作步骤、试验记录和试验成果的计算和制图等均按照工程岩体试验方法标准

19、(GB/T50266-99、土工试验方法标准(GB/T50123-1999及有关标准执行。应该强调:直剪试验时,滑带(面或剪切层上最大法向应力应根据滑带(面或剪切层上覆实际荷载(岩土体自重等的1.2倍的法向分应力确定:剪切方向沿着滑带(面的主滑方向;三轴压缩试验的围压应根据其周围实际荷载来确定,一般视情况,其最大一级周围压力与最大的实际荷载大致相等或为最大实际荷重的1.2倍。针对滑带土的三轴压缩试验,其最大主应力轴应与主滑方向一致,对作为承载力工程地基岩土体三轴压缩试验,其最大主应力轴应与地基承载力方向一致。4.3.6 试验前与试验结束后均应对岩土试样进行描述。试验前,应描述试样的地层岩土性质

20、、物质组成和结构特征及含水状态和试样的完整性。试验后,应描述和测量试样的变形破坏状态,如破坏方式和性质、破坏后残留试样的体积和形状、表面形态和伏角;剪切试验时,应测量剪切面与推力作用线的夹角,剪切面上的擦痕、镜面、阶步和颗粒排列的分布、方向或相应的长度及剪切面起伏差等,测量剪切面上变形破坏面积,分析其破坏方式和破坏性质。4.4 原位试验与观测4.4.1 滑坡滑体、滑移式崩塌(危岩体和滑移型塌岸体是发生地质灾害或斜坡滑移的荷载体,应对其主要的岩土层进行大体积重度现场试验,其他地质灾害类型(亚类的荷载体,有条件和必要时,也宜进行该项试验。大体积重度试验宜采用容积法,试坑体积根据土石粒径或尺寸确定,

21、一般不宜小于50cm×50cm×50cm,体积可通过注水测量,试坑内岩土体试样通过称重法确定,并测定试验的含水率。4.4.2 滑带(面和滑移带(面土的原位大面积剪切试验1滑带(面和滑移带(面土的原位大面积剪切试验,应按照岩土工程勘察规范(GB50021-2001和工程岩体试验方法标准(GB/T50266-99。2滑带(面和滑移带(面土的原位大面积剪切试验,分为其试样处于天然含水(固结状态和饱和含水(固结状态两种直剪试验;试验可采用平推法或斜推法(图1,宜在探洞或探井中进行。 图1a.平推法剪切试验 b. 斜推法剪切试验3滑带(面和滑移带(面土的原位大面积剪切试验,应是进行一

22、组天然含水(固结状态直剪试验,同时进行一组饱和含水(固结状态直剪试验,两种状态试验的试块(试样中作为剪切面的滑带(面和滑移带(面土,应具有相同或相近的地质特征、物质组成和微结构特征及物理性质。4每组试验5块试样,每块试样尺寸,滑带(面和滑移带(面土作为其剪切面尺寸为500mm×500mm,其上试样高度不宜小于剪切面最小边长的1/2。平推法试样为方形体,斜推法试样为侧面具倾角75°的正梯形体。侧向推力方向或剪切荷载方向应与滑带(面方向一致,试样侧向推力面走向应与这些方向垂直。试样与试样间距宜大于最小边长;在试样的推力部位和铅直荷载部位,应留有安装千斤顶、反力墩、传力栓、垫板和

23、滚珠等的足够空间;平推法推力部位还应开挖千斤顶及有关配件的坑槽。5法向荷载和剪切荷载的施力方法均按照前述规范标准执行。法向荷载。每块试样上,分别施加不同的法向荷载,其值分别为最大法向荷载5等分值的1至5倍,其最大法向荷载为试样上覆实际荷载在试样剪切面上的法向分荷载的1.2倍。每块试样的法向荷载宜分为4至5级施加,每隔5min 施加一级,并测读每级荷载下的法向位移值。在最后一级法向荷载作用下,要求法向位移值达到工程岩体试验方法标准(GB/T50266-99规定的稳定标准,即视为相对稳定,然后,可施加剪切荷载。 剪切荷载。每块试样按其预估的最大剪切荷载的8-12级施加,每块预估的剪切荷载(q ma

24、x 按库仑公式计算:cosc tg +=max max i q (1式中,q i max :每块试样剪切面剪切破坏时单位面积上的侧向推力荷载maxi :每块试样剪切面上相应的单位面积上最大的法向荷载 tg 、c :剪切面上预估的摩擦系数和粘聚力,根据二期滑带土的综合值来确定: 粘质滑带土:=8°-12°,c =8Kpa -10Kpa ;粉质滑带土:=14°-16°,c =12Kpa -14Kpa ;夹碎石、砾石滑带土:=18°-22°,c =16Kpa -20Kpa:侧向推力荷载作用线与剪切面(滑带面的夹角,(平推法=0°,

25、斜推法=15°剪切荷载的施加按工程岩体试验方法标准(GB/T50266-99以时间控制,直至剪断。可测量和绘制在5块试样5个法向应力下的5条剪应力(i 剪位移(s 曲线(图2a ,在图2a 上测量每条曲线上的峰值、屈服值,比例值的剪应力值,以此绘制相应的剪应力(max i 法向应力(max i 关系线(图2b ,由图2b 可取得抗剪强度(c 、峰值等。试样剪断后,继续施加剪切荷载,直到测出大致相等的剪切荷载为止。由图2a 中位移呈沿位移坐标(s 大位移,并保持剪切荷载大致不变,同上方法可以求取抗剪强度(c 、残余值。将剪切荷载分4-5级卸荷至零,测读每级剪切位移值,观测试样回弹情况,

26、至此,抗剪强度(c 、值试验即告结束。 图2a 不同正应力下剪应力与剪切变形关系曲线图S -剪切变形;-剪切力1-1;2-2;3-3;4-4;5-5 图2b 剪应力与正应力关系图 -正应力,-剪切力1-峰值; 2-屈服强度;3-比例极限 当采用斜推法分级施加斜向荷载时,应同步降低由于施加斜向荷载产生的法向荷载的增量,以保持法向荷载始终为一常数。6 试验前与试验结束后均要进行地质描述。 试验前,应描述试样滑带(面的成因、厚度、产状、连续性、起伏差、滑面数量和层次间隔及主滑面位置;上下岩土层地层岩土性质及其与滑带接触性状。滑带土含水量及试验段地下水状况和周边排水条件;滑带土的矿物成分和颗粒成分,结

27、构特征及软化、泥化程度和风化程度等。试验后,准确测量剪切面面积,描述和测量剪切面上的擦痕、镜面、阶步、颗粒排列的分布、方向和相应的长度,剪切面与推力作用线间的夹角,测量剪切面上起伏差,绘制沿剪切方向断面高度的变化曲线,测量其含水量,分析剪切面的变形破坏状态、破坏方式和破坏性质。4.4.3 水位地质试验与原位观测。1对滑坡、滑移式危岩和滑移型塌岸及侵蚀剥蚀型塌岸,应采用钻孔注水试验,钻孔抽水试验或坑槽注水试验来了解其岩土层的渗透性和含水层状态及求取岩土层渗透系数;采用钻孔地下水动态简易观测来了解地下水动态和求取地下水位;2注意观测和分析各地质灾害体中的裂隙水压力及其地下水动态,尤其是对倾倒式的崩

28、塌(危岩和倾倒式的塌岸以及近水平滑带(面滑坡更为重要。3在进行水文地质试验时,当地质灾害体存在地下水时,宜进行抽水试验,地下水水量较小时,可采用简易抽水试验(提筒抽水,地下水水量较大时,应进行一次最大降深抽水试验,其稳定时间应为4h-8h。当地质灾害体具多个含水层时,应进行分层抽水试验。当地质灾害体处于地下水位以上时,宜采用注水试验,当在垂直方向上岩土体组成与结构及透水性的差异较大时,宜进行分层注水试验。地表试坑渗水试验可配合进行。4钻孔发现地下水时,视情况做好分层止水,测定其初见水位和稳定水位及含水层厚度,并进行动态观测,一般的滑坡勘查期间地下水动态观测可采用简易观测,观测时间一直到勘查结束

29、。4.5 试验项目和试验数量的统计。4.5.1 试验项目和试验数量的统计见表3、表4、表5和表64.5.2 大部分试验工作量应在可行性研究阶段完成,至初步设计阶段完成的累计试验工作量应达到表4、表5和表6的要求。13表3 岩土室内试验项目一览表符号单位滑坡、滑移式塌岸、 滑移式崩塌(危岩倾倒式崩塌(危岩和塌岸、 坠落式崩塌(危岩和塌岸侵蚀剥蚀型塌岸 滑带(面土 滑移带(面土滑体 滑床 基岩 倾倒面 坠落面 崩塌体 坠落体 基座 母岩 侵蚀剥蚀体 非侵蚀剥蚀体(下卧层体物理性质 天然含水量 % 密度 g/cm 3 重度(天然、饱水、wkN/m 3 孔隙比 e 塑限 w p % 液限 w L %

30、软化系数 % 崩解 冲刷性 膨胀性 渗透性 水平渗透系数 k h 垂直渗透系数k v 力学性质 天然快剪 c 、 kPa 、° 饱和快剪 c 、 kPa 、° 固结快剪 c 、 kPa 、° 饱和固结快剪 c 、 kPa 、° 重复剪 c 、 kPa 、° 三轴压缩 c 、 kPa 、° 直剪c 、 kPa 、° 抗拉 P kPa 抗切 0 kPa 压缩、E 、MkPa 、 kPa -1 微观结构(擦痕、阶步、光面、颗粒排列 物质组成 颗粒成分 % 土石比 % 粘土矿物成分 化学成分注:应做的试验,-根据实际状态选做的试验,

31、-根据需要选做的试验;根据需要选定实验滑带土及侵蚀剥蚀体和非侵蚀剥蚀体的化学成分;根据实际情况和需要确定的地表水和地下水水质分析及其对砼侵蚀性和钢结构物腐蚀性试验另单列试验数量,未列入此表。试验项目试验部位表4 室内试验每单项试验数量(组 滑坡、崩塌(危岩和塌岸的规模及防治工程等级滑坡、崩塌(危岩和塌岸各组成单元的岩土层的物理和力学性质(组滑坡、崩塌(危岩和塌岸各组成单元的组成成分和微观结构(组 地下水和地表水的化学成分及对砼侵蚀性和钢结构物腐蚀性(组 大型及以上、一级 10 46 46 中型、二级 8,<10 24 24 小型、三级6,<822表5 岩土原位试验滑带土原位大面积直

32、剪试验(组滑体大体积重度试验(组 天然状态 饱和状态 天然状态 饱和状态 大型及以上、一级 1 1 3 3 中型、二级 121223 23 小型、三级依据需要确定1212表6 水文地质原位试验与观测钻孔分层(段注水或抽水试验(组钻孔地下水动态简易观测(孔大型及以上、一级59(主勘探线上3孔,相邻侧副勘探线上各3孔 中型、二级357(主勘探线上3孔,相邻侧副勘探线上各12孔小型、三级23(主勘探线上项目 防治工程等级态 状 规模及5. 试验成果的整理和计算及岩土体(面、带性质参数确定试验成果的整理与计算。5.1.1 地质灾害防治工程勘察应提供岩土体的物理性质和力学性质参数标准值。5.1.2 岩土

33、体性质参数试验值应根据概率理论进行统计。1统计前应根据岩土试样的地层岩(土性、物理组成和结构特征及含水状态等差异进行归类统计,划分成不同的统计单元。并根据其试样采集方法、试验方法及影响因素,对试验结果的可靠性和实用性作出评价。2每个实验值均应参与统计,当不能参与统计时应说明原因。参与统计分析的岩土性质参数试验值有效数量:物理性质指标和抗剪强度参数不应少于8个,其它参数不应少于12个。强度参数试验数量达不到数理统计的要求时,可采用其平均值乘以0.850.95的折减系数修正,控制性勘察阶段取较小值。 5.1.3 岩土性质参数试验值统计结果应包括范围值、算术平均值、标准、变异系数及标准值。可按以下步

34、骤及公式计算。1岩土性质参数算术平均值0应按下式计算:=ni i n 101 (2式中:i :岩土性质参数试验值; n:参与统计的数据数量。2岩土性质参数标准差应按下式计算: -=ni n i i i n n 121211 (3 3岩土性质参数变异系数应按下式计算:=(4 岩土性质参数变异性应根据变异系数(按表7进行评价。表7 参数的变异性变异系数(0.1<0.20.2<0.30.3<0.4>0.4 变异性很低中等高很高当变异系数>0.3时,应查明变异大的原因,并有针对性增加试验数据量,当变异系数<0.1时,该岩土性质参数的算术平均值可视为标准值。4除抗剪强

35、度(c 、参数以外,岩土性质参数标准值k ,可按下式计算:0=k (5n t /1±= (6式中:某一风险概率时的修正系数。当参数作为作用项时,式中取正号;参数作为抗力项时,式中取负号。t :某一风险概率时的概率系数,按表8查取。控制性勘察时取=0.02,详细勘察时取=0.03。当风险概率=0.05时,也可按下式确定:+±=2678.4704.11n n(7 当参数作为作用项时,式中取正号;参数作为抗力项时,式中取负号。表8 概率系数t 值风险概率( 数据量(n 1234567891011120.05 6.31 2.92 2.35 2.13 2.02 1.94 1.90 1

36、.86 1.83 1.81 1.80 1.78 0.02 12.71 4.30 3.18 2.78 2.57 2.45 2.37 2.30 2.26 2.23 2.20 2.18风险概率( 数据量(n 1314151617181920212223240.05 1.77 1.76 1.75 1.75 1.74 1.73 1.72 1.72 1.72 1.72 1.71 1.71 0.02 2.16 2.14 2.13 2.12 2.11 2.10 2.09 2.09 2.08 2.07 2.07 2.06风险概率( 数据量(n 2526272829304060801001200.05 1.71

37、1.71 1.70 1.70 1.70 1.70 1.68 1.67 1.66 1.66 1.66 1.65 0.022.06 2.06 2.05 2.05 2.05 2.04 2.02 2.00 1.98 1.98 1.98 1.965岩土抗剪强度(c 、参数标准值按以下方法和步骤确定。 (1直剪试验方法。a ,按下列公式计算作用于剪切面上的正应力(法向应力和剪应力 :斜推法:sin F QF P += (8c o s F Q= (9式中:作用于剪切面上的正应力(法向应力(kPa 、MPa :作用于剪切面上的剪切应力(kPa 、MPa P :作用于剪切面上的总垂直荷载 F :作用于剪切面上的

38、侧向总推力荷载:侧向推力作用线与剪切面间夹角(=15°斜推法:当=15°时,由(8、(9式可得:F P= (10FQ= (11b ,计算出各级荷载作用下剪切面上的法向应力(i 和剪切应力(i 。c ,绘制不同法向应力(i 作用下,剪切应力(i 与剪切位移(i S 关系曲线(S 曲线见前图2。d ,在S 曲线上,确定比例、屈服、破坏(峰值和残余等各种强度极限值。e ,按前5.1.2中1归类统计后,对同一类试样将其试验结果(、按正应力(法向应力大小重新分组(正应力相同者为一组,求出各组的峰值剪切应力(i 和残余剪切应力(ri 的算术平均值和标准值。f ,以库仑理论为基础的图解法

39、和最小二乘法求出试验岩土的峰值和残余内聚力(c 和内摩擦角(标准值。图解法: 图3 直接剪切峰值抗剪强度(c 、标准值确定最小二乘计算法:=-=n i ni i i n i n i ni i i iin c 12121112 (12 -=n i ni i i ni n i n i ii i i n n arctg 1212111 (13 =- - -=ni n i i ini n i i ini n i i n i i i i n n n 12121212111 (14式中:i :各级最大正应力(法向应力值(kPa 、MPa i :各级峰值(残余剪应力标准值(kPa 、MPa :相关系数n :

40、正应力的级数(2三轴压缩试验方法。a ,绘制不同围压应力(32=作用下,主应力(1与主应力位移(s 关系曲线。b ,在最大主应力(1位移(S 曲线上,确定比例、屈服、破坏(峰值和残余等相应的主应力(1值。c ,按前5.1.2中1归类统计后,对同一类试样将其试验结果(1、32=按围压应力(32=大小重新分组(32=相同者为一组,求出各组的峰值主应力(i 1和残余主应力(i r 1值的算术平均值和标准值。d ,以库仑理论为基础的图解法和最小二乘法求出试验岩土的峰值和残余内聚力(c 和内摩擦角(标准值。图解法:在坐标中,以(231+,0为圆心坐标,231+为半径绘制各围压应力(i i 32=下的峰值

41、主应力(i 1标准值和残余主应力(i r 1标准值的莫尔圆,再作各莫尔圆包络线或莫尔圆切线,压应力不大时可视为直线,其库仑方程为c tg +=,则可求得峰值和残余值的内聚力(c 标准值和内摩擦角(标准值。 图4 莫尔圆图解最小二乘法:(同前图解计算法:在13坐标中,绘制各级围压应力(i 3下的峰值主应力(i 1标准值或残余主应力(i r 1标准值的莫尔圆,再作各莫尔圆包络线或莫尔圆切线,压应力不大时可视为直线,其库仑方程为c tg +=,则可求得峰值或残余值的内聚力(c 标准值和内摩擦角(标准值。 图5 三轴压缩试验峰值抗剪强度标准值的确定F Rc 2=(14 21(FF a r c t g

42、-= (15 式中: F :围压效应系数标准值R :单轴抗压强度标准值(kPa 、MPa 无侧限抗压强度标准值和围压效应系数标准值也可按下列公式计算:= -=ni ni i i n i n i ni ii i ni ii n R 1213231111331123 (16= -=ni ni i i ni n i ni ii i in F 1213231111313(17式中: i 1:主应力标准值(kPa 、MPa 32=:围压应力值(kPa 、MPa n :围压应力系数5.2 岩土体(面、带性质参数的确定5.2.1 滑坡,崩塌(危岩和塌岸防治工程勘察应提供岩土体性质和滑带土抗剪强度参数标准值。

43、5.2.2 岩土体(面性质参数试验值和滑带土抗剪强度参数试验值应根据概率理论进行统计,其统计方法参加统计数量要求,参数试验值变量性程度划分标准及其处理,以及岩土体(面、带性质标准值和滑带抗剪强度(c、标准值的计算和图解方法等见前5.1.3。5.2.3岩土体性质参数标准值一般应根据原位实验结果标准值和室内原样试验标准值来确定。但因实际不可能进行原位和原样试验或按要求可以满足时,可依照以下方法处理:岩石物理性质参数可视为岩体物理性质参数。岩体变形模量和弹性模量可由岩石变形模量和弹性模量乘以0.660.80的折减系数确定。岩体抗压强度可由岩石抗压强度乘以岩体裂隙影响系数确定,裂隙影响系数在裂隙不发育

44、时取1.00,裂隙较发育时取0.67,裂隙发育时取0.33。岩体抗拉强度由岩石抗拉强度乘以0.200.40的折减系数确定;折减系数应根据裂隙的发育程度,裂隙产状与受拉方向的关系综合确定。岩体内摩擦角可由岩石内摩擦角根据岩体完整性乘以0800.85的折减系数确定;碎裂岩体取0.80,裂隙发育时取0.85,裂隙较发育时取0.90,裂隙不发育时取0.95;粘聚力可由岩石粘聚力乘以0.200.40的折减系数确定;裂隙发育时取0.20,裂隙较发育时取0.30,裂隙不发育时取0.40。岩体结构面内摩擦角和粘聚力可按建筑边坡工程技术规范GB50330 -2002确定。当滑体土中块石、碎石含量较多,试验结果难

45、以反映土体真实情况时,用于土压力计算的抗剪强度参数可以等效内摩擦角代替。等效内摩擦角可由原位土体的成分,骨架颗粒含量、密实度及休止角综合确定。视条件,层状岩土体的沉降量及变形模等参数,可按土力学中,由提供的各单层参数计算复层地基参数方法求得。5.2.4滑带土的抗剪强度参数标准值,应以原位大面积剪切试验结果结合室内原状试样实验结果为基础,结合宏观变形形迹判断,工程类比和地区经验分析,进行综合确定,并通过反演分析进行校核。当室内原状试样抗剪强度试验参数与原位大面积剪切试验参数相差较大时,应以原位大面积剪切试验参数值为主,通过加权平均确定其粘聚力标准值和内摩擦角标准值。当原位大面积剪切试验和室内原状

46、试样抗剪强度试验的标准值因数量不足不能进行概率统计时,可以用其实验值为基础的经验值代替。综合确定时应考虑原位大面积剪切试验和室内原状试样试验与滑坡实际条件和滑带实际性状的差异以及原位试验与室内试验在这些方面的差异程度,进行适宜的修正。当原位大面积剪切试验和室内原状试样抗剪强度试验的标准值数量可以满足概率统计,但原位大面积剪切试验标准值不够时,则原位大面积剪切试验标准值可以用其试验值为基础的经验值代替参加统计。当滑带土中粗颗粒含量较高,其抗剪强度参数应以原位大面积剪切试验参数值为主并考虑室内原状试样试验参数值确定;综合取值时将室内快剪试验得出的内摩擦角乘以1.151.25的增大系数。滑带土抗剪强

47、度参数反分析。滑带土抗剪强度(c、值反分析,应在具备反分析条件的前提下进行。一般应是对已经滑动或有明显滑移变形的滑坡进行反分析,对处在临滑和整体滑动状态下的滑坡进行反分析,所取得抗剪强度(c、值更为明确和合理。滑带土抗剪强度(c、值反分析时,应根据滑坡所处发生发展演变阶段确定滑坡稳定系数F值;s滑坡发生发展演变阶段,一般可划分为蠕动变形阶段、等速度变形阶段、加速度变形阶段、临滑和滑动阶段。滑坡发生发展演变阶段,应根据滑坡“位移-时间”监测曲线、滑坡变形形迹特征和宏观先兆等综合确定。(表9、表10表9 滑坡综合信息预报系统表位移-时间曲线示意图预报方法和预报判据类型预报判据位移(s 时间(t 变

48、形坡坏阶段 蠕动变形 等速变形 加速变形 临滑滑动预 报方法和 预 报 判据1变形速率判据 减速变形切线角a 由大变小曲线下弯 等速变形a 角近恒定,曲线向上微斜直线 变形加速,a 角渐陡,曲线上弯 变形急剧,a 角陡立,曲线近陡直预 报适 宜 性短期和临滑预报 监测位移曲线跟踪法2变形形迹判据 后缘断续拉张裂隙后缘不连续拉张裂隙,两侧羽状裂隙,后缘微错落下沉后缘弧形拉裂圈与两侧纵向剪张裂隙趋于连接,后缘错落下沉,前缘为鼓胀后缘弧形拉裂圈与两侧纵向剪张裂隙贯通,后缘壁和中前部鼓胀形成,前缘有发射状裂隙或大致垂直等高线的压致性张裂裂缝,滑床岩层倾角变陡,并呈现挤压褶皱、裂缝和压碎短期和临滑预报宏观地质调查法 3 变形速率判据3202a a V t cr-=短期和临滑预报 拒数平滑法与非线性回归法相结合 4 蠕变曲线切线角(a 和失量角判据19070/-=-dt dx tg a位移失量角突然增大或减小短期和临滑预报 指数平滑法,卡尔曼滤波法,多元非线性相关分析法等 5稳定系数(K 判据F s =1.05 1.05>F s 1.01 1.01>F s 0.95长期、中期、短期和临滑预报 极限分析法60.618比例判据T 1T 2=0.618T 1中期和短期预报 黄金分割数法 7宏观先兆判据局部小崩小滑日趋频繁,地下水变化异常,地声地热现象,动