边坡土体含水量对流变特性的影响

摘 要 随着科技的日益发展，岩土工程的建设需要考虑更多的东西，其中包括安全因素、施工控制设计、工程事故治理措施。边坡土体作为岩土工程重要的基础组成部分，对于其研究越来越受到重视。本文从边坡土体含水量对流变特性的影响这一视角，重点分析两者之间的关系，透过边坡土体的流变特性，寻找出不断增强其稳定性的方式，进而为边坡土体的相关研究工作提供新思路，也为岩土工程的发展做出贡献。

关键词 含水量变化 液性指数 土的流变

中图分类号：TU45 文献标识码：A

1研究背景

土的流变研究与工程应用紧密相连，在施工时，边坡土体下降、倾斜以及变形等，说明了土不仅具有弹性、塑性，还具有粘滞性即流变性。20世纪50年代以前研究者颇少注意土的流变特质，某些工程因土地流变破坏引起事故，从而引起科学界的重视。50年代之后，西方国家就相应成立了流变学学会，五、六十年代国内学者也相应注意流变学的介绍和研究。我国学者钱家欢（1966）提出考虑流变的边坡稳定算法。郑孝玉、曹炳兰（2000）进行了土体流变试验研究。

2影响边坡土体稳定性的因素

边坡指的是为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。按照地层岩性分类可分为土质边坡和岩质边坡。按照要求，所防护的边坡必须是干燥、无地下水的岩质边坡。这就表明，水是影响边坡稳定性的主导因素之一。降水（包括降雨、降雪）、冻融作用、水库蓄水及库水位变动、地表水流变化和人类工程活动等都会造成边坡岩土体内水环境条件的改变，从而导致边坡失稳破坏。流变特性是物体在外力作用下发生的应变与其应力之间的定量关系。原则上来讲，所有的实际物体都具有流变性，这种流动或变形与物体的性质一般都和内部结构相关联 ，同时也与物体内部质点之间相对运动状态有关。因此不同的物质具有不同的流变特性，含水量不同的边坡土体有不同的流变特性。笔者在本文中着重阐述岩质边坡的含水量与流变特性的关系。

3边坡土体含水量对流变特性的影响

3.1液性指数与土的类别及含水量成正比，直接决定土体的流变特性

土的缩限、塑限和液限等几个分界线，是土力学中评价粘性土的主要指标。当含水量小于缩限，即液性指数小于等于0时，土体坚硬处于固态，其体积不再再发生变化；当处于缩限和塑限之间，即液性指数大于0小于等于0.25时，土体体积随含水量减小体积发生相应变化，但土体为硬塑仍处于固态；当土体含水量处于塑限和液限之间即液性指数大于0.25小于等于0.75时，土体具有可塑性，当液性指数大于0.75小于等于1时即可以塑造出各种形状；当土体含水量大于液限及液性指数大于1时，土体为软塑处于流动状态，即土体具有可流动性，若是人在此种土体上行走，会非常困难。因此，液性指数越大，这种情况下的土体含水量大，流变特性强，可见土体的含水量越大，流变特性就越强。

3.2 含水量是非饱和土力学性质的重要控制因素，对坡体有较大的影响

利用土水特征曲线，我们可以将含水量作为边坡稳定分析的重要参数，地下水与岩质土体之间的化学作用，大大削减了岩质土体的内聚力，打破了原有的力学平衡。经研究，当土体含水量发生变化时，土体表观内凝聚力也相应发生变化。当含水量增大时，土体表观内凝聚力相应减少，土体强度降低。可见，含水量对边坡土体的稳定有着负面影响。

3.3含水量与边坡土体剪应力的关系也影响土体的流变特性

边坡中的土是由岩石的风化、剥离、搬迁、沉积等地质作用而形成的，由于地表水流的作用，岩体的静水压力不断变化，降低了岩体的稳定性。我们常见的边坡岩土体的滑坡是由于水流渗透进土体，土体的密度因此增加，土体的剪应力也相应增加。如果边坡土体内部的滑动力超过了其剪应力，边坡将产生滑动，并且失去稳定。

3.4边坡土体含水量对于土体本身抗剪强度有着复杂的联系，进而影响土体的流变特性

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，一般情况下，由于岩质边坡的强度较高，水对岩质边坡的影响较小，但当地表水在岩石表面排泄受阻时，会加大岩质边坡土体的重量，增加其坡体的下滑力，从而导致土体抗剪强度降低。随着非饱和土的含水量 的增大，黏聚力c和内摩擦角 值都有减小的趋势，但是这种关系不是简单的线性关系。因此，边坡土体含水量与土体本身抗剪强度有着复杂而又密切的联系，这种联系直接影响着土体流变特性，需要从多个角度，各个层次进行科学的计算与试验。

4结语

综上所述，边坡土体的含水量对液性指数、土体的剪应力和抗剪强度有着重大影响，进而直接塑造并影响土体的流变特性。因此，在测量以及试验土地流变性时需要综合考虑多种因素，结合不同环境下的不同现场情况而定。在岩土工程中，边坡必须是干燥、无地下水的岩质边坡，在没有绝对的良好地质水质地理条件下，应尽可能减少含水量对土体结构和稳定性带来的不利影响，通过对边坡的流变特性的研究和改善，化不利为有利，能为边坡建设提供强有力的支持。当然在研究土体的流变特性时，也应考虑到，随着时间的变化，时间因素也应该与物体在外力作用下发生的应变以及应力等因素共同作为考量指标，从而保证岩土工程的长期安全。

参考文献

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