某边坡岩体软弱结构面抗剪强度试验分析

2020-11-03周应红李万元黄秀银

山西建筑 2020年21期

周应红李万元张威黄秀银

(1.贵州大学，贵州贵阳 550025； 2.贵州联建土木工程质量检测监控中心有限公司，贵州贵阳 550025)

1 概述

该边坡软弱结构面抗剪强度试验是对现场泥质白云岩进行剪切试验，测定岩体抗剪强度参数及应力应变关系。岩体软弱结构面抗剪强度参数的选取直接影响到对边坡抗滑稳定性的评价，因此选取合理的参数对工程的设计与建设都有重大意义。目前，国内外针对边坡岩体软弱结构面抗剪强度已有大量的研究成果，但这些研究都忽视了岩体所处的真实环境，所以这些成果基本上不能够真正代表实际环境下岩体与混凝土接触面特性，其抗剪强度指标的选取也有所欠缺。岩体软弱结构面抗剪强度参数的变化直接影响到工程造价。故本文在考虑岩体所处的真实环境下，对该边坡岩体软弱结构面抗剪强度试验，并对其力学特性展开研究分析。

2 工程概况

拟建项目包括超高层综合写字楼(塔楼)、商业(裙楼)及地下室组成，周边既有建筑物较多，四周临近市政道路；拟建场地南侧为该市轨道交通1号线某站，周边人口活动较大，工程环境复杂。场地为溶蚀残丘洼地地貌区，基岩面起伏较小，综合判断场地属岩溶微发育地段。由于受构造及岩溶影响，并据临近工程开挖揭露情况，结合地面调查得知：地下岩溶主要为隐伏型。岩溶状态以竖向发育的溶蚀裂隙、溶沟(槽)、石芽为主，岩体内则以溶孔、晶洞、垂直溶洞(隙)、悬臂岩体等形式出现。基岩为三叠系中统松子坎组(T2sz)泥质白云岩夹泥质石灰岩：其中泥质白云岩含量占比约70%～75%，泥质石灰岩含量占比约25%～30%。泥质白云岩为：中风化，灰白色，中厚层，节理裂隙较发育，岩体较破碎，偶见小溶孔，钻孔岩芯多呈碎块状、短柱状。泥质石灰岩为：中风化，灰色，中厚层，节理裂隙较发育，岩体裂隙较发育，岩体较破碎，偶见晶孔，钻孔岩芯多呈碎块状、短柱状。岩层呈单向构造产出，岩层产状为120°～135°<20°～34°。场区内岩体节理裂隙较发育，主要发育2组节理：1组，节理产状为47°<73°，节理线密度2条/m～3条/m；2组节理产状为296°<78°,节理线密度2条/m～3条/m；1组、2组均为剪节理，延伸长度1.2 m～1.5 m不等。

3 试验目的及要求

3.1 目的

查明现场岩体(层面)力学强度参数，为设计提供详细的地质依据。通过对该岩体软弱结构面进行抗剪强度试验,确定其抵抗剪切破坏的能力以及抗剪强度指标(C,φ值)以及相关曲线。

3.2 要求

每组试验试体的数量为5个。本次试验对岩体结构面进行了两组现场直剪试验，编号为ZK1-1～ZK1-5,ZK2-1～ZK2-5。

4 试验地点的选择及描述

4.1 选试点

试验场地根据场地的地质情况、斜坡特征、地形条件、岩体层面分布情况以及方便现场试验等综合因素考虑，并且同一组试验的工程地质条件基本相同。

4.2 试点描述

试点描述见表1。

表1 试验地点描述

5 试验方法

5.1 试验要点

现场大剪试验首先在现场挖试坑、制备试点，为获取竖向反力，采用堆载法进行试验，试验装置见图1，根据现场情况选择具有代表性的两个试点，按图1进行开挖和试点制备，当试点制备完成后在岩基表面浇筑外包混凝土(混凝土强度等级C40)，然后分别施加不同的垂向正应力，再施加水平剪应力，使试样在预定的剪切面上破坏。本次试验仪器由滚轴、钢垫板、承压板、反力装置、百分表、测力计、千斤顶等组成，示意图见图1。

5.2 加荷方式

本次试验垂直荷载第一组试点按140.36 kPa～390.47 kPa，第二组按111.29 kPa～360.32 kPa进行加载。对于每个试体，法向荷载每隔5 min施加一级，共施加5级，每施加一级测读一次法向位移。在最后一级荷载作用下，测出其法向位移值相对稳定，随后施加剪切荷载。在水平加荷时观测读计正压力的变化情况及相应的水平变形，保持正压力是一个常数。待该试体测试完毕后，拆掉各加压系统及传力设备，翻转该试体，对试体剪切面进行详细地描述并拍照。