基于地质力学的岩土体内摩擦角确定方法
zsd_7964612046
2022年10月17日 10:59:05
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构成坡体的岩土体内摩擦角的合理确定,是坡体稳定性评价和工程斜坡安全、有效防治的关键因素之一。 因此,如何利用大自然提供的大量的地质模型去发现,去探索,然后确定岩土体的内摩擦角,使其接近岩土体的真实情况,继而将其应用于工程斜坡的稳定性评价与病害防治,直是地质工程工作者和岩土工程工作者所解决的核心问题之一。 基于此,笔者将自己在工程实践中常常采用的岩土体内摩擦角确定的方法之一,即

构成坡体的岩土体内摩擦角的合理确定,是坡体稳定性评价和工程斜坡安全、有效防治的关键因素之一。 因此,如何利用大自然提供的大量的地质模型去发现,去探索,然后确定岩土体的内摩擦角,使其接近岩土体的真实情况,继而将其应用于工程斜坡的稳定性评价与病害防治,直是地质工程工作者和岩土工程工作者所解决的核心问题之一。

基于此,笔者将自己在工程实践中常常采用的岩土体内摩擦角确定的方法之一,即基于地质力学方法的岩土体内摩擦角确定进行论述,以期能为朋友们提供有益的参考。
岩土体是在一定地质历史条件下的产物,往往受到多期地质作用而产生不同程度的结构面。每一个结构面的特征与其所受力的性质、大小、方向,以及岩土体的性质等密切相关。 这些结构面包括地表的坡面线、坡体内部的压性、剪性、张性,及其组合后的各种形式结构面。因此,基于地质学的方法就是有效利用这些结构面的特征,对岩土体的内摩擦角进行初步地确定。

1、自然地形地貌是岩土体物理力学性质的外在直观综合反映,是岩土体在长期地质历史作用下的产物。力学性质较好岩土体构成的坡体自然坡度较陡,反之,力学性质较差的岩土体构成的坡体自然坡度较缓。如富水、宽缓的堆积体在有的规范中被定性为潜在滑坡,这是因为其物理力学性质较差,即使少量的开挖或填方就可能诱发滑坡病害。

因此,对于堆积体构成的坡体,自然地形地貌反映了其休止角的大小,即其自然坡度可初步确定为堆积体的综合内摩擦角。

2、对于发生过变形的类均质土体,坡体后部拉裂形成的后壁,由于该后壁为坡体滑移后形成的主动破裂面,故可依据α=π/4+φ/2得出岩土体的的综合内摩擦角。

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图1 主动破裂面示意图

3、对于发生过变形的类均质土坡体前部挤压形成的隆起、褶皱,由于破裂面系主应力作用下的被动破裂面,故可依据力的方向,被动破坏面之间的关系α3=π/4 -φ/2-α2得出岩土体的综合内摩擦角。

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图2 被动破裂面示意图

4、对于岩土体在构造作用下形成的羽状节理,由于羽状节理与主剪裂面的夹角为内摩擦角的一半,故可由此计算得出岩体结构面或土体的内摩擦角值。

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图3 羽状剪节理与主剪裂面示意图

5、对于在一次构造作用下形成的两组X形共轭剪节理,其对应于大主应力的夹角为α=π/2-φ,故可由此得出岩体结构面或土体的内摩擦角值。

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图4 共轭剪节理示意图

需要说明的是,当以上几种确定岩土体的内摩擦角的方法在应用可相互校核,并宜取所确定的最小内摩擦角作为岩土体的最终选用值,从而有效确保坡体稳定计算时的工程安全。

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