一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法技术

本发明专利技术公开了一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法，包括步骤：一、取样；二、滑坡灾害模拟试验：201、土样及加压装置夹持与土样内加水；202、剪切试验；203、固化液滴入；204、土样底部平切；205、土样支顶；206、土样顶部平切；207、剪切缝内土体试样取出；208、剪切缝内土体试样后续加工；209、电镜扫描；210、利用下一个待测试面进行模拟试验；211、N‑2次重复步骤210，完成模拟试验过程；三、剪切模拟试验结果排序。本发明专利技术设计合理且操作简便、使用效果好，能简便、快速获取被测试滑坡上不同深度处的剪切强度和剪切位置处的微观结构，以便对围压状态下滑坡上剪切带的扩展过程进行真实模拟。

A simulation test method of soft soil landslide disaster under confining pressure

The invention discloses a simulation test method, the confining pressure of soft soil landslide comprises the steps of: A, two, sampling; landslide simulation test: 201 soil samples, and pressure clamping device with water and soil samples in 202 and 203; shear test; and curing the droplets into the soil at the bottom, 204; sliced; 205, top soil samples; 206 soil samples, the top sliced; 207, shear cracks within the soil sample taken out; 208, sample soil seam within the subsequent processing; 209, scanning electron microscope; 210, using a test surface simulation test; 211, N 2 repeat step 210 and complete the simulation test process; three, shear test results sorting. The invention has reasonable design and simple operation, good use effect, simple, quick access to the microstructure at different depth of landslide on shear strength and shear position are tested in order to simulate the confining pressure decline of shear band propagation process of slope.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程
，尤其是涉及一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法。
技术介绍
近年来，人类活动对自然环境的改造越发强烈。人类工程活动引发了许多地质灾害给人民的生命财产造成了巨大的伤害。其中，人类活动诱发的边坡失稳最为严重，而研究边坡失稳的重点就在于研究土体剪切带的变形和扩展过程。剪切带是指发育在岩石圈或土体中且具有剪切应变的强烈变形带，土体中发育的剪切带为土体剪切带。这一变形带可以是应变不连续的面状构造(断层)，或者在露头尺度上见不到几何不连续性而呈连续应变的韧性剪切带。研究表明剪切带的形成与材料本身的软化特性密切相关。土体在内外地质作用下，外部形态或内部结构产生局部破裂，变形逐渐集中在相对狭窄的剪切带内，并进一步扩展形成连续贯通的滑裂面，最终形成滑坡。随着人们对滑坡失稳的深入了解，研究者们通过各种方法来对滑坡失稳过程中滑坡带(也称土体剪切带)的扩展过程进行研究。现如今，土体剪切带的变形问题已经成为岩土力学领域研究的一个重要课题。目前，许多学者提出了的多种装置和方法对剪切带的扩展过程进行研究，但都不尽人意。如基于潜望镜的观测方法，该方法不能定量获得土体剪切带的厚度及变形等因素的变化；而基于全有机玻璃上剪切盒的数字照相技术与装置，只适用于小尺寸试样、低垂直和水平荷载的试验条件，再加上其测量系统采用量力环和百分表，精度较低，不能满足岩土工程中土石混合体等大型直剪试验的高精度要求；此外，大型循环剪切仪仅适用室内试验研究，并且在一定程度限制了对土石混合体这类粗粒土介质较薄的剪切带的全面分析等。因而，现如今没有一种标准、规范且使用效果好的土体剪切带扩展过程观测方法。现有的土体剪切带扩展过程观测方法均不同程度地存在装置结构复杂、试验成本高、试验过程繁琐、可操作性差、使用效果较差等问题，最主要的是不能简便、快速且准确地对剪切带的土体微观结构进行分析，从而不能了解土体微观结构对土体剪切带宏观表现的影响规律，无法建立土体剪切带的土体微观结构特性与其宏观表现之间的联系。相应地，无法实现软土层滑坡灾害的真实模拟试验。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法，其方法步骤简单、设计合理且操作简便、使用效果好，能简便、快速获取被测试滑坡上不同深度处的剪切强度和剪切位置处的微观结构，以便对围压状态下滑坡上剪切带的扩展过程进行有效、真实模拟。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、取样：采用取样环刀从待测试滑坡上切取被测试土样，并对被测试土样的取土深度进行记录；所述被测试土样为圆柱状且其上表面和下表面均为平面；步骤二、滑坡灾害模拟试验：利用步骤一中所取的被测试土样对待测试滑坡的滑坡灾害进行模拟试验；所述被测试土样中待测试面的数量为N个，其中N为正整数且N≥3；利用被测试土样对待测试滑坡的滑坡灾害进行模拟试验时，由上至下利用被测试土样的N个所述待测试面分别进行模拟试验，过程如下：步骤201、土样及加压装置夹持与土样内加水：采用剪切夹具对被测试土样和加压装置同步进行水平夹持，并向被测试土样内加水，且对此时的加水量进行记录；所述加压装置包括四个加压块，四个所述加压块均布设在同一水平面上且其高度均与被测试土样的高度相同，四个所述加压块的内侧壁均为圆弧形侧壁，所述被测试土样夹持于四个所述加压块之间的夹持腔内；四个所述加压块分别为布设于被测试土样左侧、右侧、前侧和后侧的左侧加压块、右侧加压块、前侧加压块和后侧加压块；所述剪切夹具包括上夹具和位于所述上夹具正下方的下夹具，所述被测试土样夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；所述上夹具由三个从左至右布设的上夹持块拼装而成，三个所述上夹持块由左至后分别为左上夹持块、中上夹持块和右上夹持块；所述下夹具包括位于左上夹持块下方的左下夹持块和位于右上夹持块下方的右下夹持块，所述左下夹持块和右下夹持块之间留有供被测试土样的中部土体向下移动的移动通道，所述中上夹持块的底部设置有能伸入至所述夹持腔内的上部顶推凸台；所述竖向加载装置位于中上夹持块的正上方；所述加压装置中的四个所述加压块均夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；本步骤中，采用所述剪切夹具进行水平夹持时，先将被测试土样水平放置于所述下夹具上，并使被测试土样位于加压装置中四个所述加压块之间的所述夹持腔内；再采用加压装置对被测试土样施加围压，并对加压装置施加于被测试土样上的压力F围进行记录；之后，向被测试土样内加水，加水完成后将所述上夹具水平放置于被测试土样上，使被测试土样和加压装置均水平夹持于所述上夹具和所述下夹具之间，且被测试土样位于中上夹持块的正下方；此时，所述被测试土样的上表面呈水平布设，且被测试土样的上表面为待测试面；步骤202、剪切试验，包括以下步骤：步骤2021、土样施加围压：采用加压装置对被测试土样施加围压，并对加压装置施加于被测试土样上的压力F围进行记录；步骤2022、竖向加载：采用所述竖向加载装置且通过中上夹持块对步骤201中所述被测试土样施加竖向压力，使被测试土样发生剪切破坏，并计算得出施加围压状态下被测试土样的剪切强度；发生剪切破坏后，所述被测试土样的中部土体下移且其中部土体与左右两侧土体之间均形成一道剪切缝；步骤2022中竖向加载过程中，采用加压装置连续对被测试土样施加围压；步骤203、固化液滴入：将预先配制好的固化液滴入步骤202中两道所述剪切缝的内侧上部，通过所述固化液对所述剪切缝内侧上部的土体进行固化，固化后的土体为剪切缝内固化土体；所述固化液由环氧树脂、丙酮、乙二胺和邻苯二甲酸二丁酯按照100︰(130～170)︰(6～8)︰(1.8～2.2)的体积比均匀混合而成；步骤204、土样底部平切：采样切割刀具且沿加压装置的底面，对被测试土样底部进行平切；步骤205、土样支顶：待所述剪切缝内侧上部的土体固化后，采用支顶工具将被测试土样沿加压装置向上支顶，直至两道所述剪切缝的所述剪切缝内固化土体均移至加压装置外侧；步骤206、土样顶部平切：采样切割刀具且沿加压装置的顶面，对被测试土样顶部进行平切；本步骤中土样顶部平切完成后，所述被测试土样的上表面为平面，且此时被测试土样的上表面为下一个所述待测试面；步骤207、剪切缝内土体试样取出：从步骤206中切割下来的土体中，取出所述剪切缝内固化土体作为剪切缝内土体试样；步骤208、剪切缝内土体试样后续加工：对步骤207中所述剪切缝内土体试样的待测试面进行切割、磨平和抛光处理，获得土体观测面；步骤209、电镜扫描：采用扫描电镜对步骤208中所述土体观测面进行扫描，并获得所述土体观测面的电镜扫描图像；本步骤中电镜扫描完成后，获得围压状态下该被测试土样的当前待测试面的剪切模拟试验结果，且当前待测试面的剪切模拟试验结果包括步骤202中计算得出的被测试土样的剪切强度和步骤209中获得的所述土体观测面的电镜扫描图像；步骤210、利用下一个待测试面进行模拟试验，过程如下：步骤2101、土样及加压装置夹持：采用步骤201中所述剪切夹具，对加压装置和位于加压装置步骤206中顶部平切后的被测试土样进行水平夹持，并使被测试土样位于加压装置中四个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、取样：采用取样环刀从待测试滑坡上切取被测试土样(1)，并对被测试土样(1)的取土深度进行记录；所述被测试土样(1)为圆柱状且其上表面和下表面均为平面；步骤二、滑坡灾害模拟试验：利用步骤一中所取的被测试土样(1)对待测试滑坡的滑坡灾害进行模拟试验；所述被测试土样(1)中待测试面的数量为N个，其中N为正整数且N≥3；利用被测试土样(1)对待测试滑坡的滑坡灾害进行模拟试验时，由上至下利用被测试土样(1)的N个所述待测试面分别进行模拟试验，过程如下：步骤201、土样及加压装置夹持与土样内加水：采用剪切夹具对被测试土样(1)和加压装置(2)同步进行水平夹持，并向被测试土样(1)内加水，且对此时的加水量进行记录；所述加压装置(2)包括四个加压块，四个所述加压块均布设在同一水平面上且其高度均与被测试土样(1)的高度相同，四个所述加压块的内侧壁均为圆弧形侧壁，所述被测试土样(1)夹持于四个所述加压块之间的夹持腔内；四个所述加压块分别为布设于被测试土样(1)左侧、右侧、前侧和后侧的左侧加压块(2‑1)、右侧加压块(2‑2)、前侧加压块(2‑3)和后侧加压块(2‑4)；所述剪切夹具包括上夹具和位于所述上夹具正下方的下夹具，所述被测试土样(1)夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；所述上夹具由三个从左至右布设的上夹持块拼装而成，三个所述上夹持块由左至后分别为左上夹持块(3)、中上夹持块(4)和右上夹持块(5)；所述下夹具包括位于左上夹持块(3)下方的左下夹持块(6)和位于右上夹持块(5)下方的右下夹持块(8)，所述左下夹持块(6)和右下夹持块(8)之间留有供被测试土样(1)的中部土体向下移动的移动通道，所述中上夹持块(4)的底部设置有能伸入至所述夹持腔内的上部顶推凸台(4‑1)；所述竖向加载装置位于中上夹持块(4)的正上方；所述加压装置(2)中的四个所述加压块均夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；本步骤中，采用所述剪切夹具进行水平夹持时，先将被测试土样(1)水平放置于所述下夹具上，并使被测试土样(1)位于加压装置(2)中四个所述加压块之间的所述夹持腔内；再采用加压装置(2)对被测试土样(1)施加围压，并对加压装置(2)施加于被测试土样(1)上的压力F围进行记录；之后，向被测试土样(1)内加水，加水完成后将所述上夹具水平放置于被测试土样(1)上，使被测试土样(1)和加压装置(2)均水平夹持于所述上夹具和所述下夹具之间，且被测试土样(1)位于中上夹持块(4)的正下方；此时，所述被测试土样(1)的上表面呈水平布设，且被测试土样(1)的上表面为待测试面；步骤202、剪切试验，包括以下步骤：步骤2021、土样施加围压：采用加压装置(2)对被测试土样(1)施加围压，并对加压装置(2)施加于被测试土样(1)上的压力F围进行记录；步骤2022、竖向加载：采用所述竖向加载装置且通过中上夹持块(4)对步骤201中所述被测试土样(1)施加竖向压力，使被测试土样(1)发生剪切破坏，并计算得出施加围压状态下被测试土样(1)的剪切强度；发生剪切破坏后，所述被测试土样(1)的中部土体下移且其中部土体与左右两侧土体之间均形成一道剪切缝；步骤2022中竖向加载过程中，采用加压装置(2)连续对被测试土样(1)施加围压；步骤203、固化液滴入：将预先配制好的固化液滴入步骤202中两道所述剪切缝的内侧上部，通过所述固化液对所述剪切缝内侧上部的土体进行固化，固化后的土体为剪切缝内固化土体；所述固化液由环氧树脂、丙酮、乙二胺和邻苯二甲酸二丁酯按照100︰(130～170)︰(6～8)︰(1.8～2.2)的体积比均匀混合而成；步骤204、土样底部平切：采样切割刀具且沿加压装置(2)的底面，对被测试土样(1)底部进行平切；步骤205、土样支顶：待所述剪切缝内侧上部的土体固化后，采用支顶工具将被测试土样(1)沿加压装置(2)向上支顶，直至两道所述剪切缝的所述剪切缝内固化土体均移至加压装置(2)外侧；步骤206、土样顶部平切：采样切割刀具且沿加压装置(2)的顶面，对被测试土样(1)顶部进行平切；本步骤中土样顶部平切完成后，所述被测试土样(1)的上表面为平面，且此时被测试土样(1)的上表面为下一个所述待测试面；步骤207、剪切缝内土体试样取出：从步骤206中切割下来的土体中，取出所述剪切缝内固化土体作为剪切缝内土体试样；步骤208、剪切缝内土体试样后续加工：对步骤207中所述剪切缝内土体试样的待测试面进行切割、磨平和抛光处理，获得土体观测面；步骤209、电镜扫描：采用扫描电镜对步骤208中所述土体观测面进行扫描，并获得所述土体观测面的电镜扫描图像；本步骤中电镜扫描完成后，获得围压状态下该被测试土样(1)的当前待测试面的剪切模拟...

【技术特征摘要】
1.一种围压状态下软土层滑坡灾害模拟试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、取样：采用取样环刀从待测试滑坡上切取被测试土样(1)，并对被测试土样(1)的取土深度进行记录；所述被测试土样(1)为圆柱状且其上表面和下表面均为平面；步骤二、滑坡灾害模拟试验：利用步骤一中所取的被测试土样(1)对待测试滑坡的滑坡灾害进行模拟试验；所述被测试土样(1)中待测试面的数量为N个，其中N为正整数且N≥3；利用被测试土样(1)对待测试滑坡的滑坡灾害进行模拟试验时，由上至下利用被测试土样(1)的N个所述待测试面分别进行模拟试验，过程如下：步骤201、土样及加压装置夹持与土样内加水：采用剪切夹具对被测试土样(1)和加压装置(2)同步进行水平夹持，并向被测试土样(1)内加水，且对此时的加水量进行记录；所述加压装置(2)包括四个加压块，四个所述加压块均布设在同一水平面上且其高度均与被测试土样(1)的高度相同，四个所述加压块的内侧壁均为圆弧形侧壁，所述被测试土样(1)夹持于四个所述加压块之间的夹持腔内；四个所述加压块分别为布设于被测试土样(1)左侧、右侧、前侧和后侧的左侧加压块(2-1)、右侧加压块(2-2)、前侧加压块(2-3)和后侧加压块(2-4)；所述剪切夹具包括上夹具和位于所述上夹具正下方的下夹具，所述被测试土样(1)夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；所述上夹具由三个从左至右布设的上夹持块拼装而成，三个所述上夹持块由左至后分别为左上夹持块(3)、中上夹持块(4)和右上夹持块(5)；所述下夹具包括位于左上夹持块(3)下方的左下夹持块(6)和位于右上夹持块(5)下方的右下夹持块(8)，所述左下夹持块(6)和右下夹持块(8)之间留有供被测试土样(1)的中部土体向下移动的移动通道，所述中上夹持块(4)的底部设置有能伸入至所述夹持腔内的上部顶推凸台(4-1)；所述竖向加载装置位于中上夹持块(4)的正上方；所述加压装置(2)中的四个所述加压块均夹持于所述上夹具和所述下夹具之间；本步骤中，采用所述剪切夹具进行水平夹持时，先将被测试土样(1)水平放置于所述下夹具上，并使被测试土样(1)位于加压装置(2)中四个所述加压块之间的所述夹持腔内；再采用加压装置(2)对被测试土样(1)施加围压，并对加压装置(2)施加于被测试土样(1)上的压力F围进行记录；之后，向被测试土样(1)内加水，加水完成后将所述上夹具水平放置于被测试土样(1)上，使被测试土样(1)和加压装置(2)均水平夹持于所述上夹具和所述下夹具之间，且被测试土样(1)位于中上夹持块(4)的正下方；此时，所述被测试土样(1)的上表面呈水平布设，且被测试土样(1)的上表面为待测试面；步骤202、剪切试验，包括以下步骤：步骤2021、土样施加围压：采用加压装置(2)对被测试土样(1)施加围压，并对加压装置(2)施加于被测试土样(1)上的压力F围进行记录；步骤2022、竖向加载：采用所述竖向加载装置且通过中上夹持块(4)对步骤201中所述被测试土样(1)施加竖向压力，使被测试土样(1)发生剪切破坏，并计算得出施加围压状态下被测试土样(1)的剪切强度；发生剪切破坏后，所述被测试土样(1)的中部土体下移且其中部土体与左右两侧土体之间均形成一道剪切缝；步骤2022中竖向加载过程中，采用加压装置(2)连续对被测试土样(1)施加围压；步骤203、固化液滴入：将预先配制好的固化液滴入步骤202中两道所述剪切缝的内侧上部，通过所述固化液对所述剪切缝内侧上部的土体进行固化，固化后的土体为剪切缝内固化土体；所述固化液由环氧树脂、丙酮、乙二胺和邻苯二甲酸二丁酯按照100︰(130～170)︰(6～8)︰(1.8～2.2)的体积比均匀混合而成；步骤204、土样底部平切：采样切割刀具且沿加压装置(2)的底面，对被测试土样(1)底部进行平切；步骤205、土样支顶：待所述剪切缝内侧上部的土体固化后，采用支顶工具将被测试土样(1)沿加压装置(2)向上支顶，直至两道所述剪切缝的所述剪切缝内固化土体均移至加压装置(2)外侧；步骤206、土样顶部平切：采样切割刀具且沿加压装置(2)的顶面，对被测试土样(1)顶部进行平切；本步骤中土样顶部平切完成后，所述被测试土样(1)的上表面为平面，且此时被测试土样(1)的上表面为下一个所述待测试面；步骤207、剪切缝内土体试样取出：从步骤206中切割下来的土体中，取出所述剪切缝内固化土体作为剪切缝内土体试样；步骤208、剪切缝内土体试样后续加工：对步骤207中所述剪切缝内土体试样的待测试面进行切割、磨平和抛光处理，获得土体观测面；步骤209、电镜扫描：采用扫描电镜对步骤208中所述土体观测面进行扫描，并获得所述土体观测面的电镜扫描图像；本步骤中电镜扫描完成后，获得围压状态下该被测试土样(1)的当前待测试面的剪切模拟试验结果，且当前待测试面的剪切模拟试验结果包括步骤202中计算得出的被测试土样(1)的剪切强度和步骤209中获得的所述土体观测面的电镜扫描图像；步骤210、利用下一个待测试面进行模拟试验，过程如下：步骤2101、土样及加压装置夹持：采用步骤201中所述剪切夹具，对加压装置(2)和位于加压装置(2)步骤206中顶部平切后的被测试土样(1)进行水平夹持，并使被测试土样(1)位于加压装置(2)中四个所述加压块之间的所述夹持腔内；再采用加压装置(2)对被测试土样(1)施加围压，并对加压装置(2)施加于被测试土样(1)上的压力F围进行记录；步骤2102、按照步骤202至步骤203中所述的方法，完成利用被测试土样(1)的下一个所述待测试面进行模拟试验的试验过程，并获得围压状态下该被测试土样(1)的下一个所述待测试面的剪切模拟试验结果；步骤211、N-2次重复步骤210，直至完成利用该被测试土样(1)的N个所述待测试面分别进行模拟试验的试验过程，获得围压状态下该被测试土样(1)的N个所述待测试面的剪切模拟试验结果；步骤三、剪切模拟试验结果排序：按照所述待测试面由上至下的顺序，从前至后对步骤二中获得的该被测试土样(1)的N个所述待测试面的剪切模拟试验结果进行排序，排序后的N个所述待测试面的剪切模拟试验结果为围压状态下所述待测试滑坡上N个不同深度处的剪切模拟试验结果，所述待测试滑坡上N个不同深度处的剪切模拟试验结果组成围压状态下该被测试土样(1)的滑坡灾害剪切模拟试验结果。2.按照权利要求1所述的一种软土层滑坡灾害模拟试验方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓军，李洁梁，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61