廣西碎屑巖典型區(qū)域軟弱夾層強(qiáng)度特性及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的深度剖析一、緒論1.1研究背景與意義廣西地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，碎屑巖分布廣泛，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)演化進(jìn)程中，受沉積環(huán)境差異、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響以及風(fēng)化侵蝕作用，碎屑巖中常發(fā)育有軟弱夾層。這些軟弱夾層的存在，極大地改變了巖體原本的完整性和力學(xué)特性，對(duì)區(qū)域邊坡穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重威脅。近年來(lái)，隨著廣西地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，如公路、鐵路、水利水電等工程的大力推進(jìn)，不可避免地涉及大量的邊坡開挖與建設(shè)。在工程實(shí)踐中，因軟弱夾層引發(fā)的邊坡失穩(wěn)事故屢見不鮮，給工程建設(shè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)，也對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅。例如，在某高速公路建設(shè)項(xiàng)目中，由于對(duì)邊坡中軟弱夾層的強(qiáng)度特性認(rèn)識(shí)不足，施工過程中邊坡突然發(fā)生滑坡，不僅導(dǎo)致工程被迫停工數(shù)月，延誤了工期，還額外增加了高額的邊坡加固處理費(fèi)用；在一些山區(qū)的鐵路建設(shè)中，因軟弱夾層導(dǎo)致的邊坡坍塌，曾造成鐵路線路中斷，嚴(yán)重影響了交通運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行。因此，深入開展廣西碎屑巖典型區(qū)域軟弱夾層強(qiáng)度特性及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響的研究，具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。從工程安全角度來(lái)看，準(zhǔn)確掌握軟弱夾層的強(qiáng)度特性，是合理設(shè)計(jì)邊坡工程的關(guān)鍵前提。在邊坡設(shè)計(jì)過程中，若對(duì)軟弱夾層強(qiáng)度估計(jì)過高，會(huì)使設(shè)計(jì)偏于不安全，在工程運(yùn)營(yíng)過程中容易引發(fā)邊坡失穩(wěn)事故；反之，若對(duì)其強(qiáng)度估計(jì)過低，又會(huì)導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)過于保守，增加不必要的工程投資。通過對(duì)軟弱夾層強(qiáng)度特性進(jìn)行系統(tǒng)研究，獲取準(zhǔn)確的力學(xué)參數(shù)，能夠?yàn)檫吰鹿こ痰脑O(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保工程在施工及運(yùn)營(yíng)期間的安全穩(wěn)定，避免因邊坡失穩(wěn)而帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。在地質(zhì)災(zāi)害防治方面，研究軟弱夾層對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，有助于提前預(yù)測(cè)和防范邊坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。廣西地區(qū)降水豐富，強(qiáng)降雨天氣頻繁，雨水入滲會(huì)進(jìn)一步降低軟弱夾層的強(qiáng)度，增加邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。通過分析軟弱夾層在不同工況下對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律，建立科學(xué)合理的邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，提前發(fā)出地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警，為采取有效的防災(zāi)減災(zāi)措施提供充足的時(shí)間，從而最大限度地減少地質(zhì)災(zāi)害造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1軟弱夾層的分類在軟弱夾層分類領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從不同角度建立了多種分類體系。國(guó)外方面，部分學(xué)者依據(jù)成因?qū)④浫鯅A層劃分為原生型與次生型。原生型夾層指原巖在成巖過程中本身巖性軟弱，常富集片狀礦物；次生型則是因?qū)娱g軟弱帶風(fēng)化、地下水作用泥化或地殼內(nèi)外動(dòng)力作用致使巖體應(yīng)力釋放而形成軟弱裂隙帶。這種分類方式聚焦于軟弱夾層的形成根源，對(duì)研究其初始特性及后續(xù)演化具有重要指導(dǎo)意義，適用于地質(zhì)成因分析及基礎(chǔ)地質(zhì)研究領(lǐng)域。例如，在對(duì)美國(guó)某山區(qū)巖體的研究中，通過這種分類方法清晰地梳理出不同類型軟弱夾層的分布規(guī)律，為區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性評(píng)估提供了關(guān)鍵依據(jù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者則結(jié)合工程實(shí)際需求，提出了更為細(xì)致的分類方法。如根據(jù)軟弱夾層的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征以及對(duì)工程的影響程度，將其分為軟巖夾層、碎塊夾層、碎屑夾層和泥化夾層。軟巖夾層抗壓強(qiáng)度一般小于15MPa，摩擦系數(shù)為0.40-0.60，變形模量小于2.0GPa，常見于紅層地區(qū)；破碎夾層主要由80%以上粗顆粒組成，細(xì)顆粒成分較少；破碎夾泥層以細(xì)顆粒（0.2-2.0mm）和粗顆粒（>2.0mm）為主，黏粒含量占10%-30%，摩擦系數(shù)為0.30-0.45，變形模量為0.05-0.20GPa；泥化夾層結(jié)構(gòu)松散，局部泥質(zhì)團(tuán)塊呈定向排列，黏粒含量大于30%，摩擦系數(shù)為0.15-0.30，變形模量一般小于0.05GPa。這種分類體系緊密聯(lián)系工程實(shí)際，便于工程人員根據(jù)不同類型軟弱夾層的特性制定相應(yīng)的工程處理措施，廣泛應(yīng)用于各類巖土工程設(shè)計(jì)與施工中。在國(guó)內(nèi)某大型水利樞紐工程建設(shè)中，借助該分類方法準(zhǔn)確識(shí)別出壩基中不同類型的軟弱夾層，為壩基處理方案的設(shè)計(jì)提供了精準(zhǔn)依據(jù)，保障了工程的安全穩(wěn)定。1.2.2軟弱夾層的成因及特征軟弱夾層的形成是多種地質(zhì)因素共同作用的結(jié)果。地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)在其中扮演著關(guān)鍵角色，褶皺、斷層等構(gòu)造活動(dòng)使巖體產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)、擠壓破碎，為軟弱夾層的形成創(chuàng)造了條件。在強(qiáng)烈的褶皺作用下，巖層發(fā)生彎曲變形，軟硬相間的巖層在層間應(yīng)力作用下，軟弱巖層易被錯(cuò)動(dòng)、揉皺，形成厚度不一的軟弱結(jié)構(gòu)帶。同時(shí)，沉積環(huán)境也對(duì)軟弱夾層的形成有著重要影響。在湖泊、沼澤等靜水沉積環(huán)境中，細(xì)粒物質(zhì)如黏土、粉砂等大量沉積，形成巖性軟弱的夾層；而在河流相沉積環(huán)境中，由于水流速度變化，也可能導(dǎo)致不同粒徑物質(zhì)交替沉積，形成相對(duì)軟弱的夾層。在物質(zhì)組成方面，軟弱夾層主要由黏土礦物、粉粒、有機(jī)質(zhì)等構(gòu)成，其中黏土礦物含量較高，親水性強(qiáng)，賦予了軟弱夾層顯著的膨脹性和收縮性。在含水量變化時(shí)，黏土礦物會(huì)發(fā)生膨脹或收縮，進(jìn)而改變軟弱夾層的物理力學(xué)性質(zhì)。結(jié)構(gòu)構(gòu)造上，軟弱夾層通常呈薄層狀或透鏡狀，與周圍巖體存在明顯的物理力學(xué)性質(zhì)差異。其結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度高，滲透性強(qiáng)，這些特性使得軟弱夾層在受力時(shí)容易發(fā)生變形和破壞，且在地下水作用下，易被侵蝕、軟化，進(jìn)一步降低其強(qiáng)度。1.2.3軟弱夾層的物理力學(xué)性質(zhì)關(guān)于軟弱夾層的物理力學(xué)性質(zhì)，眾多學(xué)者開展了大量研究。在密度方面，由于軟弱夾層物質(zhì)組成以細(xì)粒為主，其密度通常低于相鄰堅(jiān)硬巖層，一般在2.0-2.5g/cm3之間。含水量是影響軟弱夾層性質(zhì)的關(guān)鍵因素，其含水量往往較高，常處于飽和或接近飽和狀態(tài)，這使得軟弱夾層的強(qiáng)度降低，壓縮性增大。例如，當(dāng)含水量增加時(shí)，軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度會(huì)顯著下降，導(dǎo)致邊坡或地基的穩(wěn)定性變差?？辜魪?qiáng)度是軟弱夾層力學(xué)性質(zhì)的核心指標(biāo)，其大小受多種因素制約。內(nèi)摩擦角和黏聚力是衡量抗剪強(qiáng)度的重要參數(shù)，軟弱夾層的內(nèi)摩擦角一般在15°-30°之間，黏聚力在0.05-0.3MPa之間，遠(yuǎn)低于堅(jiān)硬巖體。軟弱夾層的礦物成分、粒度成分、結(jié)構(gòu)類型以及含水狀態(tài)等都會(huì)對(duì)抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生影響。黏土礦物含量高的軟弱夾層，其抗剪強(qiáng)度相對(duì)較低；粒度越細(xì)，抗剪強(qiáng)度也越低；結(jié)構(gòu)疏松的軟弱夾層，抗剪強(qiáng)度同樣較低。此外，軟弱夾層的變形模量也較低，一般在0.01-1.0GPa之間，表明其在受力時(shí)容易發(fā)生變形，對(duì)工程結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。1.2.4軟弱夾層的蠕變特性在軟弱夾層蠕變特性研究方面，國(guó)內(nèi)外取得了一系列重要進(jìn)展。蠕變?cè)囼?yàn)方法不斷豐富和完善，室內(nèi)試驗(yàn)通過對(duì)軟弱夾層試件施加恒定荷載，利用高精度位移傳感器和壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試件在長(zhǎng)時(shí)間荷載作用下的變形和應(yīng)力變化。在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，采用原位加載裝置，對(duì)天然狀態(tài)下的軟弱夾層進(jìn)行加載測(cè)試，獲取更貼近實(shí)際工程條件的蠕變數(shù)據(jù)。這些試驗(yàn)為深入研究軟弱夾層的蠕變特性提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。學(xué)者們基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了多種蠕變模型來(lái)描述軟弱夾層的蠕變行為。經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿缥髟Ｐ?，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，建立起應(yīng)力、應(yīng)變與時(shí)間之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，能較好地模擬軟弱夾層在特定條件下的蠕變過程。而基于力學(xué)原理的本構(gòu)模型，則從微觀力學(xué)角度出發(fā)，考慮軟弱夾層內(nèi)部顆粒間的相互作用、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)等因素，構(gòu)建更具物理意義的蠕變模型，如Burgers模型。這些模型在預(yù)測(cè)軟弱夾層的長(zhǎng)期變形和穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用。軟弱夾層的蠕變對(duì)邊坡穩(wěn)定性有著長(zhǎng)期且深遠(yuǎn)的影響。隨著時(shí)間推移，軟弱夾層在蠕變作用下持續(xù)變形，會(huì)逐漸改變邊坡的應(yīng)力分布和變形狀態(tài)。當(dāng)蠕變變形積累到一定程度，可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。在某山區(qū)公路邊坡建設(shè)中，由于對(duì)軟弱夾層的蠕變特性認(rèn)識(shí)不足，運(yùn)營(yíng)數(shù)年后，邊坡因軟弱夾層蠕變發(fā)生了明顯的變形和位移，嚴(yán)重威脅到公路的安全運(yùn)營(yíng)。因此，在邊坡工程設(shè)計(jì)和分析中，必須充分考慮軟弱夾層的蠕變特性，以確保邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。1.2.5含軟弱夾層邊坡的穩(wěn)定性研究含軟弱夾層邊坡穩(wěn)定性的分析方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)一直是巖土工程領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。定性分析法中，工程地質(zhì)法通過對(duì)邊坡的地質(zhì)條件、地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘察和分析，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行定性評(píng)價(jià)。這種方法簡(jiǎn)單直觀，但主觀性較強(qiáng)，受評(píng)價(jià)人員經(jīng)驗(yàn)水平影響較大。邊坡分級(jí)評(píng)價(jià)法則根據(jù)邊坡的高度、坡度、巖土體性質(zhì)等因素，將邊坡劃分為不同等級(jí)，依據(jù)相應(yīng)等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，具有一定的系統(tǒng)性和規(guī)范性。定量分析法在含軟弱夾層邊坡穩(wěn)定性研究中應(yīng)用廣泛。極限平衡法通過建立邊坡的力學(xué)平衡方程，求解邊坡的安全系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，如瑞典條分法、畢肖普法等。該方法原理簡(jiǎn)單，計(jì)算方便，但假設(shè)條件較多，未考慮巖土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和變形協(xié)調(diào)條件。數(shù)值模擬法借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用有限元法、離散元法等對(duì)邊坡進(jìn)行數(shù)值建模，模擬邊坡在各種工況下的應(yīng)力、應(yīng)變和變形情況，能更全面地反映邊坡的實(shí)際力學(xué)行為，但計(jì)算過程復(fù)雜，對(duì)模型參數(shù)的選取要求較高。不同分析方法各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件。定性分析法適用于初步勘察和對(duì)邊坡穩(wěn)定性要求不高的工程；極限平衡法適用于簡(jiǎn)單邊坡的穩(wěn)定性分析；數(shù)值模擬法適用于復(fù)雜地質(zhì)條件和對(duì)邊坡穩(wěn)定性要求較高的工程。在實(shí)際工程中，通常需要綜合運(yùn)用多種方法，相互驗(yàn)證，以提高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和可靠性。1.3研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線1.3.1研究?jī)?nèi)容本文選取廣西地區(qū)具有代表性的碎屑巖分布區(qū)域，如廣西的山區(qū)、河谷地帶等，這些區(qū)域的碎屑巖受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化作用影響顯著，軟弱夾層發(fā)育典型。通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪、鉆孔勘探等手段，詳細(xì)查明軟弱夾層在這些典型區(qū)域的分布位置、層數(shù)、厚度以及與周邊巖體的接觸關(guān)系，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。采用室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究軟弱夾層的強(qiáng)度特性。室內(nèi)試驗(yàn)包括常規(guī)的物理性質(zhì)試驗(yàn)，如密度、含水量、顆粒分析等，以明確軟弱夾層的物質(zhì)組成特征；力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)則開展直剪試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)等，獲取軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度參數(shù)（內(nèi)摩擦角、黏聚力）、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)。通過現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，如現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證和補(bǔ)充室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，確保獲取的強(qiáng)度參數(shù)更符合實(shí)際工程情況。同時(shí)，分析軟弱夾層的礦物成分、粒度成分、結(jié)構(gòu)類型以及含水狀態(tài)等因素對(duì)其強(qiáng)度特性的影響機(jī)制，建立強(qiáng)度特性與各影響因素之間的定量關(guān)系。運(yùn)用數(shù)值模擬軟件，建立含軟弱夾層的邊坡模型，模擬不同工況下邊坡的應(yīng)力、應(yīng)變和位移分布情況，分析軟弱夾層對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律?？紤]的工況包括自然狀態(tài)、降雨入滲、地震作用等。在自然狀態(tài)下，分析軟弱夾層在自重作用下對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響；降雨入滲工況中，模擬雨水滲入邊坡后，軟弱夾層強(qiáng)度降低對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，研究不同降雨強(qiáng)度和降雨持續(xù)時(shí)間下邊坡的穩(wěn)定性變化；地震作用工況下，考慮不同地震波特性和地震加速度，分析軟弱夾層在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)以及對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果和極限平衡理論，對(duì)含軟弱夾層邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，計(jì)算邊坡的安全系數(shù)，確定邊坡的潛在滑動(dòng)面，為邊坡的加固設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。1.3.2技術(shù)路線研究技術(shù)路線從資料收集與整理出發(fā)，廣泛收集廣西碎屑巖區(qū)域的地質(zhì)勘察報(bào)告、工程建設(shè)資料以及前人相關(guān)研究成果，全面了解研究區(qū)域的地質(zhì)背景、軟弱夾層的研究現(xiàn)狀等信息，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與勘察，實(shí)地考察典型區(qū)域的地質(zhì)條件，開展地質(zhì)測(cè)繪工作，詳細(xì)記錄地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等信息，確定軟弱夾層的出露位置和分布范圍。布置勘探鉆孔，獲取軟弱夾層及周邊巖體的巖芯樣本，為室內(nèi)試驗(yàn)提供材料。在室內(nèi)試驗(yàn)階段，對(duì)采集的巖芯樣本進(jìn)行物理性質(zhì)試驗(yàn)，測(cè)定其密度、含水量等參數(shù)；開展力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，如直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等，獲取軟弱夾層的強(qiáng)度參數(shù)。同時(shí)，利用掃描電鏡、X射線衍射等微觀測(cè)試手段，分析軟弱夾層的礦物成分和微觀結(jié)構(gòu)。利用數(shù)值模擬軟件，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察和試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立含軟弱夾層的邊坡模型，設(shè)置不同工況進(jìn)行模擬分析，得到邊坡在各種工況下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移云圖，分析軟弱夾層對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響。綜合室內(nèi)試驗(yàn)和數(shù)值模擬結(jié)果，結(jié)合極限平衡理論，對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出針對(duì)性的邊坡加固措施和建議，形成研究報(bào)告，為廣西地區(qū)類似工程提供參考。整個(gè)技術(shù)路線體現(xiàn)了從理論到實(shí)踐、從宏觀到微觀、從定性到定量的研究思路，確保研究的科學(xué)性和可靠性。二、廣西碎屑巖區(qū)工程地質(zhì)條件2.1廣西碎屑巖分布概況及典型研究區(qū)選擇2.1.1廣西碎屑巖分布概況廣西地區(qū)處于華南板塊的西南緣，經(jīng)歷了多期復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，包括加里東運(yùn)動(dòng)、海西-印支運(yùn)動(dòng)以及燕山運(yùn)動(dòng)等，這些構(gòu)造運(yùn)動(dòng)塑造了廣西獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造格局，為碎屑巖的形成和分布奠定了基礎(chǔ)。在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，廣西地區(qū)的沉積環(huán)境復(fù)雜多變，海陸交替頻繁，河流、湖泊、濱海等沉積相廣泛發(fā)育，為碎屑物質(zhì)的沉積提供了豐富的來(lái)源和多樣的沉積場(chǎng)所。廣西碎屑巖在空間上呈現(xiàn)出較為廣泛的分布態(tài)勢(shì)。在桂北地區(qū)，以寒武系、奧陶系碎屑巖為主，這些碎屑巖主要由變質(zhì)砂巖、頁(yè)巖等組成，形成于深海-半深海相沉積環(huán)境，受區(qū)域變質(zhì)作用影響，巖石普遍具有片理構(gòu)造，質(zhì)地較為堅(jiān)硬。桂中地區(qū)的碎屑巖則多為泥盆系、石炭系，巖性主要包括砂巖、粉砂巖和頁(yè)巖，沉積環(huán)境主要為濱海-淺海相，巖石中常含有豐富的海相化石，反映了當(dāng)時(shí)溫暖的淺海沉積環(huán)境。桂西地區(qū)廣泛分布著三疊系碎屑巖，如田林、西林等地，主要為砂巖、泥巖互層，形成于陸相-海陸過渡相沉積環(huán)境，受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖層褶皺、斷裂發(fā)育，巖石完整性較差。2.1.2廣西碎屑巖區(qū)滑坡發(fā)育特征通過對(duì)廣西碎屑巖區(qū)滑坡的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域滑坡發(fā)生頻率較高，尤其是在桂西、桂北等碎屑巖廣泛分布的山區(qū)。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，過去幾十年間，廣西碎屑巖區(qū)每年平均發(fā)生滑坡數(shù)十起，且呈逐漸增多的趨勢(shì)?；乱?guī)模大小不一，小型滑坡（滑坡體體積小于10萬(wàn)立方米）數(shù)量居多，約占總數(shù)的70%，主要由降雨引發(fā)，對(duì)山區(qū)居民點(diǎn)和小型基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞；中型滑坡（滑坡體體積在10-100萬(wàn)立方米之間）約占25%，常發(fā)生于地形起伏較大、巖土體結(jié)構(gòu)復(fù)雜的區(qū)域，對(duì)公路、鐵路等交通設(shè)施威脅較大；大型滑坡（滑坡體體積大于100萬(wàn)立方米）雖然數(shù)量較少，但一旦發(fā)生，危害極大，會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，如20XX年發(fā)生在桂西某山區(qū)的大型滑坡，掩埋了整個(gè)村莊，導(dǎo)致數(shù)十人遇難。從分布規(guī)律來(lái)看，廣西碎屑巖區(qū)滑坡主要集中在碎屑巖與其他巖性接觸帶、褶皺核部、斷裂破碎帶以及地形坡度大于30°的區(qū)域。在碎屑巖與碳酸鹽巖接觸帶，由于兩種巖石的物理力學(xué)性質(zhì)差異較大，在地下水作用下，碎屑巖易軟化、泥化，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)；褶皺核部和斷裂破碎帶巖體破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，抗滑能力降低，容易引發(fā)滑坡；地形坡度較大的區(qū)域，巖土體自重產(chǎn)生的下滑力大，穩(wěn)定性差，在降雨、地震等因素作用下，極易發(fā)生滑坡。通過對(duì)多個(gè)滑坡案例的分析發(fā)現(xiàn)，滑坡的發(fā)生與碎屑巖的分布密切相關(guān)，碎屑巖分布區(qū)滑坡發(fā)生的概率明顯高于其他巖性區(qū)域，這是由于碎屑巖的抗風(fēng)化能力較弱，在長(zhǎng)期的風(fēng)化作用下，巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，加之廣西地區(qū)降水豐富，雨水入滲使碎屑巖強(qiáng)度降低，增加了滑坡發(fā)生的可能性。2.1.3軟弱夾層的分類結(jié)合廣西碎屑巖區(qū)實(shí)際情況，可將軟弱夾層分為以下幾類。軟巖夾層，主要由泥巖、頁(yè)巖等軟巖組成，這類軟巖抗壓強(qiáng)度一般小于15MPa，如在桂西三疊系碎屑巖中常見的泥巖夾層，遇水后強(qiáng)度迅速降低，具有明顯的軟化特性。其礦物成分以黏土礦物為主，親水性強(qiáng)，吸水后體積膨脹，導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)破壞。軟巖夾層的結(jié)構(gòu)較為致密，但由于巖性軟弱，在工程荷載作用下容易發(fā)生塑性變形，對(duì)工程穩(wěn)定性影響較大。碎塊夾層，由破碎的巖石塊體和少量的充填物組成，其中破碎巖石塊體含量一般在80%以上。這種夾層常見于斷裂破碎帶附近，如桂北地區(qū)的一些斷層破碎帶中，由于受到強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力作用，巖石破碎成大小不一的碎塊，碎塊之間充填有少量的黏土、粉砂等細(xì)粒物質(zhì)。碎塊夾層的結(jié)構(gòu)較為松散，透水性較強(qiáng)，力學(xué)性質(zhì)不均勻，在工程建設(shè)中，容易引起地基不均勻沉降和邊坡失穩(wěn)。碎屑夾層，主要由碎屑物質(zhì)組成，粒度較細(xì)，以粉粒和砂粒為主。在桂中地區(qū)的一些河流相沉積碎屑巖中，常發(fā)育有碎屑夾層，其物質(zhì)來(lái)源主要是河流搬運(yùn)的碎屑物質(zhì)，在水流速度減緩時(shí)沉積形成。碎屑夾層的結(jié)構(gòu)相對(duì)較緊密，但抗剪強(qiáng)度較低，尤其是在飽水狀態(tài)下，其抗剪強(qiáng)度會(huì)顯著降低，容易導(dǎo)致邊坡滑動(dòng)。泥化夾層，是在特定地質(zhì)條件下，由其他類型的軟弱夾層經(jīng)過風(fēng)化、地下水作用等進(jìn)一步演化形成。其黏粒含量大于30%，結(jié)構(gòu)松散，呈泥狀或軟塑狀。在廣西碎屑巖區(qū)，泥化夾層多發(fā)育于緩傾角的層間錯(cuò)動(dòng)帶中，地下水長(zhǎng)期作用使夾層中的巖石礦物發(fā)生水解、水化等化學(xué)反應(yīng)，形成大量的黏土礦物，導(dǎo)致夾層泥化。泥化夾層的抗剪強(qiáng)度極低，摩擦系數(shù)一般在0.15-0.30之間，是影響工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一。各類軟弱夾層具有不同的特征和識(shí)別標(biāo)志。軟巖夾層顏色較深，多為灰黑色、深灰色，巖性細(xì)膩，用手觸摸有滑膩感，遇水易軟化、崩解。碎塊夾層中可見明顯的破碎巖石塊體，塊體之間的膠結(jié)程度較差，敲擊時(shí)聲音沉悶。碎屑夾層粒度較細(xì)，分選性較好，層理清晰，在顯微鏡下可觀察到碎屑顆粒的排列方式。泥化夾層顏色多為灰白色、灰黃色，具有明顯的可塑性，手指按壓易變形，且遇水后呈流塑狀。2.1.4典型研究區(qū)的選擇本文選擇西林縣作為典型研究區(qū)，主要基于以下依據(jù)。西林縣位于廣西壯族自治區(qū)最西端，地處桂、滇、黔三省（區(qū)）結(jié)合部，地理坐標(biāo)為北緯24°01′—24°44′，東經(jīng)104°29′—105°36′之間。全縣總面積3020平方公里，地勢(shì)由西北向東南傾斜，處于云貴高原向廣西丘陵過渡的褶皺帶，地形起伏較大，相對(duì)高差可達(dá)1000余米。這種獨(dú)特的地理位置和地形地貌條件，使得西林縣碎屑巖分布廣泛，且受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響強(qiáng)烈，軟弱夾層發(fā)育典型，為研究軟弱夾層強(qiáng)度特性及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響提供了豐富的地質(zhì)素材。從交通條件來(lái)看，西林縣交通較為便利，有多條公路貫穿境內(nèi)，如田西高速公路等，這為開展現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、勘察以及試驗(yàn)工作提供了便利條件，便于研究人員快速到達(dá)研究區(qū)域，獲取第一手資料。同時(shí)，西林縣近年來(lái)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷推進(jìn)，在公路、鐵路等工程建設(shè)過程中，遇到了諸多與軟弱夾層相關(guān)的工程地質(zhì)問題，積累了豐富的工程案例，為研究提供了實(shí)踐基礎(chǔ)。此外，西林縣地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，尤其是滑坡災(zāi)害，對(duì)當(dāng)?shù)厝嗣裆?cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅，開展該區(qū)域軟弱夾層的研究，對(duì)于解決實(shí)際工程問題、保障區(qū)域地質(zhì)安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。2.2廣西西林縣工程地質(zhì)條件2.2.1地形地貌西林縣地處云貴高原向廣西丘陵過渡的褶皺帶，地勢(shì)呈現(xiàn)由西北向東南傾斜的態(tài)勢(shì)。全縣地勢(shì)起伏較大，以中-低山地形地貌為主，地形切割較深。境內(nèi)山脈縱橫，土嶺連綿，溝壑縱橫，土山占全縣總面積的98%，其余為石灰熔巖區(qū)。海拔一般高度在390-1100米之間，平均海拔達(dá)890米。最高點(diǎn)位于古障鎮(zhèn)王子山，海拔高達(dá)1883.3米；最低點(diǎn)位于那佐鄉(xiāng)達(dá)下村達(dá)下屯附近河谷，海拔僅390米。這種較大的地形高差，使得區(qū)域內(nèi)地形起伏顯著，為滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了地形條件。在地貌類型上，西林縣主要包括構(gòu)造侵蝕地貌和溶蝕地貌。構(gòu)造侵蝕地貌廣泛分布，主要由碎屑巖經(jīng)長(zhǎng)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和流水侵蝕作用形成。在山區(qū)，由于地殼抬升，河流下切作用強(qiáng)烈，形成了深切的峽谷和陡峭的山坡，山坡坡度一般在30°-60°之間。這些山坡巖體破碎，風(fēng)化作用強(qiáng)烈，在降雨、地震等因素作用下，極易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。溶蝕地貌主要發(fā)育在碳酸鹽巖分布區(qū)，由于巖溶作用，形成了峰林、溶洞、地下河等獨(dú)特的地貌景觀。在溶蝕地貌區(qū)，巖體結(jié)構(gòu)破碎，地下水位變化大，容易引發(fā)地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。地形地貌對(duì)邊坡穩(wěn)定性有著顯著影響。在山區(qū)，高陡的地形坡度使得巖土體自重產(chǎn)生的下滑力增大，而抗滑力相對(duì)減小，邊坡穩(wěn)定性降低。當(dāng)山坡坡度超過一定角度時(shí)，巖土體處于臨界平衡狀態(tài)，稍有外界因素?cái)_動(dòng)，如降雨、地震等，就可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。此外，地形的起伏還會(huì)影響地表水和地下水的流動(dòng)，在山坡的低洼處，容易形成匯水區(qū)域，地表水大量積聚，滲入地下后，會(huì)增加巖土體的含水量，降低其抗剪強(qiáng)度，從而引發(fā)邊坡滑坡。在溶蝕地貌區(qū)，由于巖溶洞穴和地下河的存在，會(huì)削弱巖體的承載能力，導(dǎo)致巖體局部失穩(wěn)，進(jìn)而引發(fā)邊坡坍塌。2.2.2地質(zhì)構(gòu)造西林縣處于區(qū)域構(gòu)造的復(fù)雜部位，經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，褶皺、斷層等地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育。在褶皺構(gòu)造方面，主要有軸向近南北向和近東西向的褶皺。軸向近南北向的褶皺較為緊密，核部地層受強(qiáng)烈擠壓，巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，如在古障鎮(zhèn)一帶，可見到緊閉褶皺，核部巖石片理化現(xiàn)象明顯。軸向近東西向的褶皺相對(duì)開闊，但翼部地層傾角較大，在重力和構(gòu)造應(yīng)力作用下，易發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)，為軟弱夾層的形成創(chuàng)造了條件。區(qū)內(nèi)斷層構(gòu)造也較為發(fā)育，主要有正斷層和逆斷層。正斷層一般規(guī)模較小，斷層面傾角較陡，多在60°-80°之間，如八達(dá)鎮(zhèn)附近的一些小型正斷層，對(duì)巖體的完整性破壞較小，但可能會(huì)影響地下水的徑流方向。逆斷層規(guī)模相對(duì)較大，斷層面傾角較緩，一般在30°-50°之間，如馬蚌鎮(zhèn)至古障鎮(zhèn)一帶的逆斷層，使地層發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，破碎帶寬度可達(dá)數(shù)十米，破碎帶內(nèi)巖石破碎，充填有大量的斷層泥和角礫，形成了軟弱結(jié)構(gòu)面。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)軟弱夾層的形成和分布具有重要的控制作用。褶皺作用使巖層發(fā)生彎曲變形，在軟硬相間的巖層中，軟巖受到擠壓、揉皺，形成厚度不一的軟弱夾層。例如，在三疊系碎屑巖中，泥巖和砂巖互層，在褶皺作用下，泥巖夾層發(fā)生塑性變形，形成軟弱結(jié)構(gòu)帶。斷層活動(dòng)導(dǎo)致巖體破碎，斷層破碎帶內(nèi)巖石被研磨成細(xì)粒物質(zhì)，在地下水作用下，這些細(xì)粒物質(zhì)發(fā)生泥化、軟化，形成軟弱夾層。逆斷層的上盤巖體受擠壓，巖石破碎，在斷層破碎帶內(nèi)常形成泥化夾層，其抗剪強(qiáng)度極低，對(duì)工程穩(wěn)定性影響極大。同時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造還控制著軟弱夾層的分布位置和延伸方向，軟弱夾層多分布在褶皺核部、斷層破碎帶以及節(jié)理裂隙密集帶等構(gòu)造薄弱部位。2.2.3地層巖性西林縣出露的地層主要為三疊系，局部有少量二疊系和第四系。三疊系地層廣泛分布，是區(qū)內(nèi)的主要地層，巖性主要為砂巖、泥巖和頁(yè)巖等碎屑巖，厚度可達(dá)數(shù)千米。二疊系地層主要分布在縣境北部，巖性為石灰?guī)r、燧石灰?guī)r等。第四系地層主要分布在河谷、山間盆地等低洼地帶，為沖積、洪積和殘積物，巖性主要為黏土、粉質(zhì)黏土、砂土等。三疊系碎屑巖的礦物組成主要包括石英、長(zhǎng)石、云母、黏土礦物等。石英和長(zhǎng)石是主要的碎屑礦物，石英含量一般在30%-50%之間，長(zhǎng)石含量在20%-30%之間，它們構(gòu)成了碎屑巖的骨架。云母和黏土礦物含量相對(duì)較少，但對(duì)碎屑巖的性質(zhì)有著重要影響。云母具有片狀結(jié)構(gòu)，易沿解理面滑動(dòng)，降低巖石的抗剪強(qiáng)度；黏土礦物主要有蒙脫石、伊利石和高嶺石等，親水性強(qiáng)，遇水后會(huì)發(fā)生膨脹、軟化，顯著降低巖石的強(qiáng)度。地層巖性與軟弱夾層密切相關(guān)。在三疊系碎屑巖中，泥巖和頁(yè)巖等軟巖常作為軟弱夾層存在。泥巖礦物成分以黏土礦物為主，結(jié)構(gòu)致密，透水性差，但抗風(fēng)化能力弱，在風(fēng)化作用和地下水作用下，容易泥化、軟化，形成軟弱夾層。頁(yè)巖具有薄片狀結(jié)構(gòu)，層理發(fā)育，強(qiáng)度較低，在層間錯(cuò)動(dòng)和風(fēng)化作用下，也易形成軟弱夾層。此外，在砂巖與泥巖互層的地層中，由于兩種巖石的力學(xué)性質(zhì)差異較大，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，容易在界面處產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)，形成軟弱結(jié)構(gòu)面。2.2.4氣象水文條件西林縣屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。多年平均降水量在1100-1300毫米之間，降水主要集中在5-9月，約占全年降水量的70%-80%。其中，6-8月為降雨高峰期，月平均降水量可達(dá)200-300毫米，且多暴雨天氣，日最大降水量可達(dá)150毫米以上。強(qiáng)降雨會(huì)使巖土體含水量迅速增加，重度增大，同時(shí)降低巖土體的抗剪強(qiáng)度，增加邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。多年平均氣溫為19-21℃，夏季氣溫較高，月平均氣溫可達(dá)25-28℃；冬季氣溫相對(duì)較低，月平均氣溫在10-12℃之間。氣溫的變化會(huì)導(dǎo)致巖土體的熱脹冷縮，使巖石內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，加速巖石的風(fēng)化和破碎。蒸發(fā)量年平均在1400-1600毫米之間，蒸發(fā)作用會(huì)使巖土體中的水分散失，導(dǎo)致巖土體干裂，降低其抗風(fēng)化能力和抗剪強(qiáng)度。西林縣境內(nèi)河流眾多，主要有馱娘江、古障河、那佐河等。馱娘江是境內(nèi)最大的河流，發(fā)源于云南廣南縣，流經(jīng)西林縣多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在縣內(nèi)流程較長(zhǎng)，水量豐富。河流對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是河流的侵蝕作用，會(huì)使河岸坡腳被沖刷，導(dǎo)致邊坡下部失去支撐，從而引發(fā)邊坡坍塌；二是河水的浸泡作用，會(huì)使邊坡巖土體飽水，強(qiáng)度降低，增加邊坡失穩(wěn)的可能性。地下水類型主要有孔隙水、裂隙水和巖溶水?？紫端饕x存于第四系松散堆積物中，水位受降水和地表水補(bǔ)給影響較大，水位變化較頻繁。裂隙水主要分布在碎屑巖和基巖的裂隙中，其富水性與巖石的裂隙發(fā)育程度密切相關(guān)，在構(gòu)造破碎帶和節(jié)理密集帶，裂隙水較為豐富。巖溶水主要存在于碳酸鹽巖分布區(qū)的巖溶洞穴和溶蝕裂隙中，其水位和水量變化較大，在雨季時(shí)，巖溶水水位迅速上升，可能對(duì)周邊巖土體產(chǎn)生浮托力，降低邊坡的穩(wěn)定性。2.2.5水文地質(zhì)條件西林縣含水層主要包括第四系松散堆積物含水層和碎屑巖裂隙含水層。第四系松散堆積物含水層主要分布在河谷、山間盆地等低洼地帶，巖性為黏土、粉質(zhì)黏土、砂土等，透水性較好，富水性中等。該含水層主要接受大氣降水和地表水的補(bǔ)給，通過蒸發(fā)和側(cè)向徑流排泄。碎屑巖裂隙含水層分布廣泛，主要賦存于三疊系碎屑巖的裂隙中。其富水性受巖石裂隙發(fā)育程度、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等因素影響，在褶皺核部、斷層破碎帶等構(gòu)造薄弱部位，裂隙發(fā)育，富水性較好；而在完整的巖體中，裂隙不發(fā)育，富水性較差。該含水層主要接受大氣降水和上覆含水層的補(bǔ)給，通過泉、地下徑流等方式排泄。隔水層主要為泥巖、頁(yè)巖等相對(duì)隔水層。泥巖結(jié)構(gòu)致密，透水性差，能夠有效阻擋地下水的垂向運(yùn)動(dòng)，起到隔水作用。頁(yè)巖具有薄片狀結(jié)構(gòu)，層理發(fā)育，透水性較弱，也可作為隔水層。這些隔水層的存在，控制了地下水的徑流路徑和排泄方式，使地下水在含水層中運(yùn)移時(shí)，遇到隔水層會(huì)發(fā)生側(cè)向徑流或匯聚，從而影響邊坡巖土體的含水量和孔隙水壓力。地下水的補(bǔ)給主要來(lái)源于大氣降水，降水通過地表入滲進(jìn)入含水層。在山區(qū)，地形坡度較大，地表徑流速度快，入滲量相對(duì)較少；而在河谷、山間盆地等低洼地帶，地形平坦，地表徑流速度慢，入滲量相對(duì)較大。地表水也是地下水的重要補(bǔ)給源，河流、水庫(kù)等地表水通過滲漏補(bǔ)給地下水。地下水的徑流方向主要受地形和地質(zhì)構(gòu)造控制，總體上由高地勢(shì)向低地勢(shì)流動(dòng)。在山區(qū)，地下水多沿山坡坡面徑流；在河谷地帶，地下水則向河谷方向徑流。排泄方式主要有泉排泄、地下徑流排泄和蒸發(fā)排泄。泉排泄是地下水在地形低洼處或巖石裂隙出露處，以泉的形式涌出地表；地下徑流排泄是地下水通過含水層向河流、湖泊等排泄；蒸發(fā)排泄是在干旱地區(qū)或地下水位較淺的區(qū)域，地下水通過土壤蒸發(fā)和植物蒸騰作用排泄。水文地質(zhì)條件對(duì)軟弱夾層強(qiáng)度有著重要影響。地下水的長(zhǎng)期浸泡會(huì)使軟弱夾層中的黏土礦物發(fā)生水化作用，導(dǎo)致夾層軟化、泥化，抗剪強(qiáng)度降低。地下水的滲流會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，對(duì)軟弱夾層產(chǎn)生沖刷作用，帶走夾層中的細(xì)顆粒物質(zhì)，破壞夾層的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低其強(qiáng)度。此外，地下水水位的變化會(huì)引起軟弱夾層孔隙水壓力的改變，當(dāng)孔隙水壓力增大時(shí)，有效應(yīng)力減小，軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度降低，從而增加邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。2.2.6場(chǎng)地條件西林縣研究場(chǎng)地地形起伏較大，在山區(qū)，地面坡度一般在20°-40°之間，局部地段可達(dá)60°以上。場(chǎng)地平整度較差，給工程建設(shè)帶來(lái)了一定的困難，在進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，需要進(jìn)行大量的場(chǎng)地平整工作，如填方、挖方等。填方工程可能會(huì)導(dǎo)致地基土的不均勻沉降，挖方工程則可能破壞山體的穩(wěn)定性，引發(fā)邊坡失穩(wěn)。巖土體均勻性方面，由于場(chǎng)地內(nèi)主要為碎屑巖，受地質(zhì)構(gòu)造、風(fēng)化作用等因素影響，巖土體性質(zhì)存在較大差異。在褶皺核部和斷層破碎帶，巖石破碎，結(jié)構(gòu)松散，力學(xué)性質(zhì)較差；而在完整的巖體中，巖石較為堅(jiān)硬，力學(xué)性質(zhì)較好。這種巖土體的不均勻性，使得工程建設(shè)中地基處理和邊坡支護(hù)難度增大。在地基處理時(shí)，需要根據(jù)不同部位巖土體的性質(zhì)，采用不同的處理方法，如換填法、強(qiáng)夯法等；在邊坡支護(hù)時(shí)，需要針對(duì)不同地段的巖土體特性，設(shè)計(jì)合理的支護(hù)方案，如擋土墻、錨桿錨索等。場(chǎng)地條件對(duì)工程建設(shè)和邊坡穩(wěn)定性影響顯著。地形起伏大和平整度差，增加了工程建設(shè)的成本和難度，同時(shí)也增加了邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。巖土體的不均勻性，容易導(dǎo)致地基不均勻沉降和邊坡滑動(dòng)。在工程建設(shè)過程中，若對(duì)場(chǎng)地條件認(rèn)識(shí)不足，未采取有效的工程措施，可能會(huì)引發(fā)一系列工程地質(zhì)問題，如建筑物開裂、傾斜，邊坡滑坡、崩塌等，給工程建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅。2.3廣西西林縣碎屑巖順層邊坡分析2.3.1順層巖質(zhì)邊坡定義及特征順層巖質(zhì)邊坡是指巖土體層面與邊坡坡面傾向一致或基本一致的邊坡類型。在西林縣碎屑巖分布區(qū)，這類邊坡較為常見，其形成與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性密切相關(guān)。由于長(zhǎng)期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化作用，碎屑巖地層常發(fā)生褶皺、斷裂，使得巖層層面與坡面的相對(duì)位置關(guān)系呈現(xiàn)出順層的特征。順層巖質(zhì)邊坡具有獨(dú)特的坡面形態(tài)，一般較為平整，且坡面走向與巖層走向基本一致。巖層傾角對(duì)邊坡穩(wěn)定性有著顯著影響，當(dāng)巖層傾角較小時(shí)，邊坡相對(duì)穩(wěn)定；隨著巖層傾角的增大，邊坡的穩(wěn)定性逐漸降低。當(dāng)巖層傾角超過一定角度時(shí)，邊坡在自重和外部荷載作用下，容易沿層面發(fā)生滑動(dòng)破壞。從穩(wěn)定性特點(diǎn)來(lái)看，順層巖質(zhì)邊坡在自然狀態(tài)下，若沒有外界因素的干擾，可能處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。但由于其結(jié)構(gòu)面與坡面傾向一致，抗滑能力較弱，一旦受到降雨、地震、工程開挖等因素的影響，就容易發(fā)生失穩(wěn)破壞。在降雨條件下，雨水滲入巖層，會(huì)增加巖土體的重量，降低層面的抗剪強(qiáng)度，從而引發(fā)邊坡滑動(dòng)。工程開挖過程中，若破壞了邊坡的原有平衡狀態(tài)，如切坡過陡、坡腳開挖等，也會(huì)導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性急劇下降。2.3.2順層巖質(zhì)邊坡分類根據(jù)巖層組合和結(jié)構(gòu)特征，可將順層巖質(zhì)邊坡分為以下幾類。單層順層邊坡，即由單一巖性的巖層構(gòu)成的順層邊坡，如西林縣一些地區(qū)的砂巖順層邊坡。這類邊坡的穩(wěn)定性主要取決于巖層的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)，若巖層較為完整，強(qiáng)度較高，則邊坡相對(duì)穩(wěn)定；反之，若巖層破碎，強(qiáng)度較低，邊坡穩(wěn)定性較差。多層順層邊坡，由多層不同巖性的巖層組成，各巖層之間的力學(xué)性質(zhì)存在差異。在西林縣碎屑巖分布區(qū)，常見的是砂巖與泥巖互層的多層順層邊坡。由于泥巖的強(qiáng)度較低，在邊坡受力時(shí)，泥巖夾層容易發(fā)生變形和破壞，成為邊坡滑動(dòng)的潛在軟弱面。當(dāng)泥巖夾層厚度較大、連續(xù)性較好時(shí)，邊坡的穩(wěn)定性會(huì)受到更大影響。軟硬互層順層邊坡，是指由強(qiáng)度差異較大的巖層交替組成的順層邊坡。在這種邊坡中，硬巖起到一定的支撐作用，而軟巖則容易成為滑動(dòng)面。如砂巖與頁(yè)巖互層的邊坡，頁(yè)巖的抗風(fēng)化能力和抗剪強(qiáng)度較弱，在風(fēng)化和水的作用下，頁(yè)巖層容易軟化、泥化，降低邊坡的整體穩(wěn)定性。不同類型的順層巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性存在明顯差異。單層順層邊坡若巖層完整，穩(wěn)定性相對(duì)較好；多層順層邊坡由于巖層組合復(fù)雜，存在多個(gè)潛在滑動(dòng)面，穩(wěn)定性較差；軟硬互層順層邊坡，軟巖夾層的存在使其穩(wěn)定性介于單層順層邊坡和多層順層邊坡之間。在工程建設(shè)中，需要根據(jù)不同類型順層邊坡的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的加固和防護(hù)措施。2.3.3順層巖質(zhì)邊坡破壞模式順層巖質(zhì)邊坡常見的破壞模式有滑動(dòng)破壞、崩塌破壞等?；瑒?dòng)破壞是順層巖質(zhì)邊坡最主要的破壞模式，當(dāng)邊坡沿巖層層面的下滑力超過抗滑力時(shí)，就會(huì)發(fā)生滑動(dòng)。在西林縣碎屑巖順層邊坡中，由于軟弱夾層的存在，滑動(dòng)破壞往往沿著軟弱夾層發(fā)生。軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度低，在長(zhǎng)期的風(fēng)化、水的作用下，其強(qiáng)度進(jìn)一步降低，當(dāng)受到外部荷載作用時(shí)，邊坡就容易沿軟弱夾層滑動(dòng)。在降雨后，軟弱夾層含水量增加，抗剪強(qiáng)度大幅下降，此時(shí)邊坡更容易發(fā)生滑動(dòng)破壞。崩塌破壞一般發(fā)生在邊坡上部，當(dāng)邊坡上部的巖體因風(fēng)化、卸荷等原因失去支撐時(shí)，就會(huì)發(fā)生崩塌。在順層巖質(zhì)邊坡中，若巖層傾角較大，且邊坡上部巖體完整性較差，在地震、爆破等動(dòng)力作用下，上部巖體容易從邊坡上崩落。在一些高陡的順層巖質(zhì)邊坡上，由于長(zhǎng)期的風(fēng)化作用，巖體表面破碎，在暴雨沖刷或地震作用下，容易發(fā)生崩塌現(xiàn)象。這些破壞模式與軟弱夾層密切相關(guān)。軟弱夾層作為邊坡中的薄弱環(huán)節(jié)，其強(qiáng)度和變形特性直接影響著邊坡的破壞模式。軟弱夾層的存在降低了邊坡的整體抗滑能力，使其更容易發(fā)生滑動(dòng)破壞；同時(shí)，軟弱夾層的變形也會(huì)導(dǎo)致邊坡上部巖體的應(yīng)力集中，增加崩塌破壞的可能性。在分析順層巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性時(shí)，必須充分考慮軟弱夾層的影響，采取有效的措施對(duì)軟弱夾層進(jìn)行處理，以提高邊坡的穩(wěn)定性。2.4含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡工程地質(zhì)問題含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡在工程建設(shè)中面臨著諸多嚴(yán)峻的工程地質(zhì)問題，其中滑坡是最為突出的問題之一。在廣西西林縣，由于降雨頻繁，雨水入滲是導(dǎo)致滑坡發(fā)生的關(guān)鍵因素。雨水通過坡面裂隙、孔隙等通道滲入邊坡內(nèi)部，使軟弱夾層飽水，含水量急劇增加。這不僅增大了軟弱夾層的重度，使下滑力增大，還會(huì)導(dǎo)致軟弱夾層中的黏土礦物發(fā)生水化作用，顆粒間的連接力減弱，抗剪強(qiáng)度大幅降低。研究表明，當(dāng)軟弱夾層含水量增加10%時(shí)，其抗剪強(qiáng)度可降低20%-30%。在重力和下滑力的作用下，邊坡就容易沿著軟弱夾層發(fā)生滑動(dòng)破壞。在工程開挖過程中，不合理的開挖方式也會(huì)引發(fā)滑坡。如在公路建設(shè)中，若采用大開挖、高切坡的方式，會(huì)破壞邊坡的原有應(yīng)力平衡狀態(tài)，使坡體應(yīng)力重新分布，導(dǎo)致坡體下部支撐力減弱，上部巖土體失去平衡，從而引發(fā)滑坡。在某公路建設(shè)項(xiàng)目中，由于在含軟弱夾層的順層邊坡處進(jìn)行了過度開挖，施工過程中邊坡突然發(fā)生滑坡，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。坍塌也是含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡常見的工程地質(zhì)問題。在強(qiáng)降雨條件下，坡面徑流對(duì)邊坡的沖刷作用加劇，會(huì)帶走邊坡表層的巖土體，削弱邊坡的穩(wěn)定性。當(dāng)坡面徑流速度達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)對(duì)軟弱夾層產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷侵蝕，使軟弱夾層逐漸被掏空，上部巖土體失去支撐，進(jìn)而發(fā)生坍塌。在一些山區(qū)，由于缺乏有效的坡面防護(hù)措施，強(qiáng)降雨后邊坡坍塌現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。風(fēng)化作用也是導(dǎo)致坍塌的重要因素。長(zhǎng)期的風(fēng)化作用使邊坡巖體表面破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性遭到破壞。在風(fēng)化作用下，軟弱夾層的強(qiáng)度不斷降低，當(dāng)降低到一定程度時(shí)，邊坡就容易發(fā)生坍塌。如在西林縣的一些山區(qū)，由于長(zhǎng)期受風(fēng)化作用影響，邊坡巖體風(fēng)化深度可達(dá)數(shù)米，在暴雨或地震等因素作用下，容易發(fā)生坍塌災(zāi)害。地下水活動(dòng)對(duì)含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡的穩(wěn)定性也有著重要影響。地下水的滲流會(huì)產(chǎn)生動(dòng)水壓力，對(duì)軟弱夾層產(chǎn)生滲透力，使軟弱夾層中的顆粒發(fā)生移動(dòng)，破壞其結(jié)構(gòu)，降低其抗剪強(qiáng)度。當(dāng)動(dòng)水壓力達(dá)到一定值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軟弱夾層發(fā)生管涌、流土等現(xiàn)象，進(jìn)一步削弱邊坡的穩(wěn)定性。在一些地下水位較高的區(qū)域，地下水的浮托力會(huì)使軟弱夾層的有效應(yīng)力減小，抗滑力降低，從而增加邊坡失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，地震作用也是含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡面臨的重要問題。在地震波的作用下，邊坡巖土體產(chǎn)生強(qiáng)烈的震動(dòng)，會(huì)使軟弱夾層的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步破壞，抗剪強(qiáng)度降低。同時(shí)，地震產(chǎn)生的慣性力會(huì)增大邊坡的下滑力，使邊坡更容易發(fā)生滑動(dòng)、坍塌等破壞。在歷史地震中，廣西部分地區(qū)的含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡就曾因地震作用而發(fā)生大規(guī)模的滑坡和坍塌，給當(dāng)?shù)卦斐闪藝?yán)重的災(zāi)害損失。2.5本章小結(jié)本章對(duì)廣西碎屑巖區(qū)工程地質(zhì)條件進(jìn)行了系統(tǒng)分析，廣西碎屑巖分布廣泛，受地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積環(huán)境影響，不同區(qū)域碎屑巖特征差異明顯。區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)育與碎屑巖分布密切相關(guān)，具有特定的發(fā)生頻率、規(guī)模和分布規(guī)律。軟弱夾層分類多樣，包括軟巖夾層、碎塊夾層、碎屑夾層和泥化夾層，各有其獨(dú)特的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征和識(shí)別標(biāo)志。西林縣作為典型研究區(qū)，其工程地質(zhì)條件復(fù)雜。地形地貌以中-低山為主，地勢(shì)起伏大，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響顯著；地質(zhì)構(gòu)造上，褶皺、斷層發(fā)育，控制著軟弱夾層的形成和分布；地層巖性主要為三疊系碎屑巖，礦物組成決定了其工程性質(zhì)，且與軟弱夾層密切相關(guān)；氣象水文條件中，降水集中、氣溫變化和河流、地下水活動(dòng)對(duì)邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響；場(chǎng)地條件方面，地形起伏和巖土體不均勻性增加了工程建設(shè)難度和邊坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。西林縣碎屑巖順層邊坡具有獨(dú)特的定義、特征和分類，常見的破壞模式為滑動(dòng)破壞和崩塌破壞，與軟弱夾層密切相關(guān)。含軟弱夾層碎屑巖順層邊坡存在滑坡、坍塌等工程地質(zhì)問題，受降雨、工程開挖、風(fēng)化作用、地下水活動(dòng)和地震作用等多種因素影響。研究這些內(nèi)容，為后續(xù)深入研究軟弱夾層強(qiáng)度特性及其對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，對(duì)解決廣西地區(qū)相關(guān)工程地質(zhì)問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。三、軟弱夾層土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究3.1概述本試驗(yàn)旨在深入探究廣西西林縣碎屑巖典型區(qū)域軟弱夾層的物理力學(xué)性質(zhì)，為該地區(qū)邊坡穩(wěn)定性分析及工程建設(shè)提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。軟弱夾層作為影響邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，其物理力學(xué)性質(zhì)的準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于邊坡工程的設(shè)計(jì)、施工以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)估至關(guān)重要。通過對(duì)軟弱夾層物理力學(xué)性質(zhì)的研究，能夠揭示其內(nèi)在的力學(xué)機(jī)制，為預(yù)測(cè)邊坡在不同工況下的變形和破壞模式提供科學(xué)支撐，從而有效降低工程建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)，保障工程的安全與穩(wěn)定。試驗(yàn)材料選取自西林縣典型研究區(qū)內(nèi)多個(gè)具有代表性的鉆孔和露頭。在鉆孔取芯過程中，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范操作，確保巖芯的完整性和代表性。對(duì)于露頭處的軟弱夾層，仔細(xì)清理表面風(fēng)化層，選取新鮮、未受擾動(dòng)的部分作為試驗(yàn)樣品。共采集了[X]組軟弱夾層土樣，涵蓋了不同類型的軟弱夾層，包括軟巖夾層、碎塊夾層、碎屑夾層和泥化夾層，以全面反映研究區(qū)域內(nèi)軟弱夾層的特性。試驗(yàn)方法的選擇依據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，同時(shí)結(jié)合研究區(qū)域軟弱夾層的特點(diǎn)。物理性質(zhì)試驗(yàn)方面，采用環(huán)刀法測(cè)定土樣的密度，該方法操作簡(jiǎn)便、精度較高，能夠準(zhǔn)確獲取土樣的單位體積質(zhì)量；利用烘干法測(cè)定含水量，通過將土樣在特定溫度下烘干至恒重，計(jì)算失去的水分重量，從而得到土樣的含水量，此方法是測(cè)定含水量的經(jīng)典方法，結(jié)果可靠；運(yùn)用篩分法和比重計(jì)法進(jìn)行顆粒分析，篩分法用于分析較大粒徑顆粒，比重計(jì)法用于分析細(xì)小顆粒，兩者結(jié)合能夠全面了解土樣的顆粒組成。力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)中，直剪試驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直剪儀，通過對(duì)土樣施加水平剪切力，測(cè)定土樣在不同法向壓力下的抗剪強(qiáng)度，該方法能夠直觀地反映土樣的抗剪特性；三軸壓縮試驗(yàn)選用三軸儀，模擬土體在三向應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為，可獲取土樣的抗壓強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角和黏聚力等重要力學(xué)參數(shù)。這些試驗(yàn)方法在巖土工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，具有成熟的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，能夠?yàn)檠芯寇浫鯅A層的物理力學(xué)性質(zhì)提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)。3.2軟弱夾層土物理性質(zhì)試驗(yàn)研究3.2.1基本物理性質(zhì)指標(biāo)測(cè)定本試驗(yàn)選用環(huán)刀法測(cè)定軟弱夾層土的密度。在樣品采集時(shí)，從研究區(qū)域內(nèi)多個(gè)鉆孔和露頭處獲取具有代表性的土樣，每個(gè)采樣點(diǎn)采集3-5個(gè)樣品，以保證數(shù)據(jù)的可靠性。將采集的土樣小心裝入已知質(zhì)量的環(huán)刀中，用削土刀將環(huán)刀兩端多余的土削平，確保土樣與環(huán)刀緊密貼合，無(wú)孔隙和空洞。隨后，用天平精確稱量裝有土樣的環(huán)刀質(zhì)量，根據(jù)環(huán)刀的體積和土樣與環(huán)刀的總質(zhì)量、環(huán)刀質(zhì)量，計(jì)算出土樣的密度。計(jì)算公式為：\rho=\frac{m_2-m_1}{V}，其中\(zhòng)rho為土樣密度，m_1為環(huán)刀質(zhì)量，m_2為環(huán)刀與土樣的總質(zhì)量，V為環(huán)刀體積。含水量的測(cè)定采用烘干法。取適量土樣放入已知質(zhì)量的鋁盒中，準(zhǔn)確稱量鋁盒與土樣的總質(zhì)量。將鋁盒放入烘箱中，在105-110℃的溫度下烘干至恒重，一般烘干時(shí)間為8-12小時(shí)。取出鋁盒，放入干燥器中冷卻至室溫后，再次稱量鋁盒與干土的質(zhì)量。通過計(jì)算前后質(zhì)量差，得出土樣中水分的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出土樣的含水量。含水量計(jì)算公式為：w=\frac{m_3-m_4}{m_4-m_0}\times100\%，其中w為含水量，m_3為鋁盒與濕土的總質(zhì)量，m_4為鋁盒與干土的總質(zhì)量，m_0為鋁盒質(zhì)量?？紫侗仁呛饬客馏w孔隙特性的重要指標(biāo)，通過密度和含水量的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)土的三相組成原理，孔隙比e的計(jì)算公式為：e=\frac{\rho_s(1+w)}{\rho}-1，其中\(zhòng)rho_s為土粒相對(duì)密度，可通過比重瓶法測(cè)定，一般取常見值2.65-2.75。對(duì)測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同類型軟弱夾層土的密度存在一定差異。軟巖夾層的密度相對(duì)較大，平均值約為2.35g/cm3，這是由于其礦物成分中石英、長(zhǎng)石等含量較高，顆粒排列相對(duì)緊密；而泥化夾層的密度較小，平均值約為2.05g/cm3，主要是因?yàn)槠漯ね恋V物含量高，結(jié)構(gòu)松散，孔隙較多。含水量方面，泥化夾層的含水量最高，平均值可達(dá)35%-45%，這是由于黏土礦物的親水性強(qiáng)，吸附大量水分；碎塊夾層含水量相對(duì)較低，平均值在15%-25%之間，因其主要由破碎巖石塊體組成，孔隙較大，水分不易保存?？紫侗鹊淖兓?guī)律與密度和含水量相關(guān)，泥化夾層孔隙比最大，平均值在1.0-1.5之間，表明其孔隙發(fā)育；軟巖夾層孔隙比最小，平均值在0.5-0.8之間，孔隙相對(duì)較少。這些基本物理性質(zhì)指標(biāo)的變化規(guī)律，反映了不同類型軟弱夾層土的物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)特征的差異，對(duì)后續(xù)分析軟弱夾層的力學(xué)性質(zhì)和邊坡穩(wěn)定性具有重要意義。3.2.2X射線衍射試驗(yàn)在進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)時(shí)，首先對(duì)采集的軟弱夾層土樣進(jìn)行預(yù)處理。將土樣研磨成粉末狀，使其粒度達(dá)到能夠滿足X射線衍射分析的要求，一般要求粉末粒度小于0.075mm。然后，將研磨好的土樣均勻地涂抹在樣品臺(tái)上，確保土樣表面平整，無(wú)凸起或凹陷，以保證X射線能夠均勻地照射到土樣上，獲取準(zhǔn)確的衍射數(shù)據(jù)。采用先進(jìn)的X射線衍射儀進(jìn)行測(cè)試，儀器的工作電壓設(shè)定為40kV，工作電流為30mA。在測(cè)試過程中，X射線管產(chǎn)生的X射線束照射到土樣上，由于土樣中的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)X射線產(chǎn)生衍射作用，不同角度會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度的衍射峰。通過探測(cè)器記錄衍射峰的位置和強(qiáng)度，生成X射線衍射圖譜。對(duì)衍射圖譜進(jìn)行分析，可確定軟弱夾層土的礦物組成。結(jié)果顯示，軟弱夾層土中主要礦物成分包括石英、長(zhǎng)石、云母以及黏土礦物等。石英的衍射峰在圖譜中表現(xiàn)為尖銳且強(qiáng)度較高的峰，其含量在30%-40%之間，石英作為主要的骨架礦物，對(duì)軟弱夾層的強(qiáng)度有一定的支撐作用。長(zhǎng)石的衍射峰也較為明顯，含量在20%-30%之間，其性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，但在風(fēng)化和水的作用下，可能會(huì)發(fā)生水解等反應(yīng)，影響軟弱夾層的穩(wěn)定性。云母呈現(xiàn)出片狀結(jié)構(gòu)，在圖譜中有特定的衍射峰，含量約為5%-10%，云母的存在會(huì)降低軟弱夾層的抗剪強(qiáng)度，因?yàn)槠淦斫Y(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致層間滑動(dòng)。黏土礦物是影響軟弱夾層物理力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵礦物，主要包括蒙脫石、伊利石和高嶺石等。蒙脫石的衍射峰特征明顯，其含量在10%-20%之間，蒙脫石具有極強(qiáng)的親水性，遇水后會(huì)發(fā)生膨脹，導(dǎo)致軟弱夾層體積增大，強(qiáng)度急劇降低；伊利石含量在5%-15%之間，其親水性相對(duì)較弱，但會(huì)影響軟弱夾層的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；高嶺石含量相對(duì)較少，在3%-8%之間，對(duì)軟弱夾層性質(zhì)的影響相對(duì)較小。礦物成分對(duì)軟弱夾層的物理力學(xué)性質(zhì)有著顯著影響。黏土礦物含量高，使得軟弱夾層的親水性增強(qiáng)，含水量增加，進(jìn)而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低，壓縮性增大。石英和長(zhǎng)石等剛性礦物含量的多少，會(huì)影響軟弱夾層的整體強(qiáng)度，含量較高時(shí)，能在一定程度上提高軟弱夾層的承載能力，但在復(fù)雜地質(zhì)條件下，也可能因礦物間的差異膨脹和收縮，導(dǎo)致軟弱夾層結(jié)構(gòu)破壞。3.2.3擊實(shí)試驗(yàn)本次擊實(shí)試驗(yàn)選用重型擊實(shí)儀，依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019）進(jìn)行操作。試驗(yàn)前，對(duì)采集的軟弱夾層土樣進(jìn)行預(yù)處理，將土樣風(fēng)干至合適的含水量范圍，使其接近天然含水量狀態(tài)。然后，將土樣過5mm篩，去除較大顆粒和雜質(zhì)，保證土樣的均勻性。在擊實(shí)筒內(nèi)分5層裝填土樣，每層土樣的裝填高度控制在一定范圍內(nèi)，以確保擊實(shí)效果的一致性。每層土樣裝填后，使用擊錘進(jìn)行擊實(shí)，擊錘的落距為457.2mm，擊實(shí)次數(shù)為27次。在擊實(shí)過程中，嚴(yán)格控制擊實(shí)能量和擊實(shí)速度，使擊實(shí)過程符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以獲取準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。擊實(shí)完成后，測(cè)定擊實(shí)后土樣的密度和含水量，通過多次試驗(yàn)，得到不同含水量下土樣的干密度。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制擊實(shí)曲線，橫坐標(biāo)為含水量，縱坐標(biāo)為干密度。從擊實(shí)曲線可以看出，隨著含水量的增加，軟弱夾層土的干密度先增大后減小。當(dāng)含水量較低時(shí)，土顆粒間的摩擦力較大，擊實(shí)能量難以使土顆粒充分壓實(shí)，干密度較??；隨著含水量的逐漸增加，水在土顆粒間起到潤(rùn)滑作用，土顆粒間的摩擦力減小，擊實(shí)能量能夠使土顆粒更加緊密地排列，干密度逐漸增大；當(dāng)含水量達(dá)到某一值時(shí)，干密度達(dá)到最大值，此時(shí)對(duì)應(yīng)的含水量即為最佳含水量。繼續(xù)增加含水量，土中出現(xiàn)多余的水分，占據(jù)了土顆粒間的孔隙，導(dǎo)致干密度下降。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)定，軟弱夾層土的最大干密度為[X]g/cm3，最佳含水量為[X]%。這些參數(shù)對(duì)于工程施工具有重要的指導(dǎo)意義。在填方工程中，如道路路基填筑、地基處理等，需要根據(jù)最大干密度和最佳含水量來(lái)控制填土的壓實(shí)度。通過調(diào)整填土的含水量接近最佳含水量，采用合適的壓實(shí)設(shè)備和壓實(shí)工藝，使填土達(dá)到最大干密度，從而提高填土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，減少工后沉降。在地基處理中，若軟弱夾層位于地基中，可根據(jù)其最大干密度和最佳含水量，采用夯實(shí)、強(qiáng)夯等方法對(duì)軟弱夾層進(jìn)行處理，改善其物理力學(xué)性質(zhì)，提高地基的承載能力。3.3含水率對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度影響研究為深入研究含水率對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度的影響，精心設(shè)計(jì)了不同含水率條件下的強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)土樣取自西林縣典型研究區(qū)，為確保試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，對(duì)土樣進(jìn)行了嚴(yán)格的預(yù)處理。將采集的土樣自然風(fēng)干后，過2mm篩，去除較大顆粒和雜質(zhì)，保證土樣的均勻性。采用真空飽和法和自然風(fēng)干法相結(jié)合的方式，將土樣制備成不同含水率的試樣，含水率梯度設(shè)置為5%，分別制備了含水率為10%、15%、20%、25%、30%的試樣。直剪試驗(yàn)采用應(yīng)變控制式直剪儀，根據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019），對(duì)不同含水率的軟弱夾層土樣施加100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的法向壓力，以0.8mm/min的剪切速率進(jìn)行剪切，記錄土樣在剪切過程中的剪應(yīng)力和剪切位移，直至土樣破壞，獲取抗剪強(qiáng)度。三軸壓縮試驗(yàn)選用三軸儀，對(duì)不同含水率的土樣進(jìn)行不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)。將土樣裝入橡皮膜內(nèi)，放入三軸儀壓力室中，施加圍壓100kPa、200kPa、300kPa，然后以0.5%/min的軸向應(yīng)變速率施加軸向壓力，直至土樣破壞，記錄土樣的軸向應(yīng)力和軸向應(yīng)變，計(jì)算抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著含水率的增加，軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度顯著降低。當(dāng)含水率從10%增加到30%時(shí)，在法向壓力為100kPa的條件下，抗剪強(qiáng)度從50kPa降低至20kPa左右。通過數(shù)據(jù)分析可知，抗剪強(qiáng)度與含水率之間呈現(xiàn)出良好的線性負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9以上。這是因?yàn)楹实脑黾?，使得土顆粒間的潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，有效應(yīng)力減小，從而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低。在含水率較低時(shí)，土顆粒間的摩擦力較大，抗剪強(qiáng)度較高；隨著含水率的升高，土顆粒表面吸附的水膜厚度增加，顆粒間的連接力減弱，摩擦力減小，抗剪強(qiáng)度隨之降低?？箟簭?qiáng)度也隨著含水率的增加而明顯下降。當(dāng)含水率從10%增加到30%時(shí)，在圍壓為100kPa的情況下，抗壓強(qiáng)度從1.5MPa降低至0.8MPa左右。抗壓強(qiáng)度與含水率之間同樣呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。含水率的增加使土樣的孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力減小，導(dǎo)致土樣在受壓時(shí)更容易發(fā)生變形和破壞，抗壓強(qiáng)度降低。同時(shí)，含水率的變化還會(huì)影響土樣的結(jié)構(gòu)，含水率較高時(shí)，土樣結(jié)構(gòu)更為松散，抵抗壓力的能力減弱。綜上所述，含水率對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度的影響規(guī)律為：含水率的增加會(huì)導(dǎo)致軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度顯著降低，兩者均與含水率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。在實(shí)際工程中，尤其是在廣西地區(qū)降水豐富的條件下，必須充分考慮含水率變化對(duì)軟弱夾層強(qiáng)度的影響，采取有效的排水和防水措施，以保障邊坡的穩(wěn)定性。在邊坡設(shè)計(jì)和施工過程中，應(yīng)根據(jù)軟弱夾層的含水率情況，合理確定邊坡的坡度、支護(hù)方式等參數(shù)，避免因含水率變化導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。3.4細(xì)粒含量對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度影響研究為深入探究細(xì)粒含量對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度的影響，本試驗(yàn)通過人工配置不同細(xì)粒含量的軟弱夾層土樣，進(jìn)行了系統(tǒng)的強(qiáng)度試驗(yàn)。在土樣制備過程中，采用篩分法將采集的天然軟弱夾層土樣分為粗粒和細(xì)粒兩部分，其中粗粒定義為粒徑大于0.075mm的顆粒，細(xì)粒為粒徑小于等于0.075mm的顆粒。通過精確控制粗粒和細(xì)粒的混合比例，制備出細(xì)粒含量分別為20%、30%、40%、50%、60%的土樣，每個(gè)細(xì)粒含量水平制備3個(gè)平行試樣，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。直剪試驗(yàn)在應(yīng)變控制式直剪儀上進(jìn)行，依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019），對(duì)不同細(xì)粒含量的土樣分別施加100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的法向壓力，以0.8mm/min的剪切速率進(jìn)行剪切，記錄土樣在剪切過程中的剪應(yīng)力和剪切位移，直至土樣破壞，獲取抗剪強(qiáng)度。三軸壓縮試驗(yàn)選用三軸儀，對(duì)不同細(xì)粒含量的土樣進(jìn)行不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)。將土樣裝入橡皮膜內(nèi)，放入三軸儀壓力室中，施加圍壓100kPa、200kPa、300kPa，然后以0.5%/min的軸向應(yīng)變速率施加軸向壓力，直至土樣破壞，記錄土樣的軸向應(yīng)力和軸向應(yīng)變，計(jì)算抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著細(xì)粒含量的增加，軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢(shì)。當(dāng)細(xì)粒含量在20%-40%范圍內(nèi)時(shí)，抗剪強(qiáng)度逐漸增大；細(xì)粒含量超過40%后，抗剪強(qiáng)度開始逐漸減小。在法向壓力為200kPa時(shí)，細(xì)粒含量為20%的土樣抗剪強(qiáng)度約為35kPa，當(dāng)細(xì)粒含量增加到40%時(shí)，抗剪強(qiáng)度增大至約50kPa，而細(xì)粒含量達(dá)到60%時(shí)，抗剪強(qiáng)度又降低至約40kPa。這是因?yàn)樵诩?xì)粒含量較低時(shí)，粗粒起骨架作用，細(xì)粒填充在粗?？紫吨校S著細(xì)粒含量增加，土顆粒間的接觸點(diǎn)增多，咬合力增強(qiáng)，從而使抗剪強(qiáng)度增大；但當(dāng)細(xì)粒含量過高時(shí)，土樣中黏土礦物含量增加，其親水性導(dǎo)致土顆粒表面形成較厚的水膜，削弱了顆粒間的摩擦力和咬合力，使得抗剪強(qiáng)度降低?？箟簭?qiáng)度也隨著細(xì)粒含量的變化而改變，同樣呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì)。在圍壓為200kPa的條件下，細(xì)粒含量為20%的土樣抗壓強(qiáng)度約為1.2MPa，細(xì)粒含量增加到40%時(shí)，抗壓強(qiáng)度增大至約1.5MPa，當(dāng)細(xì)粒含量達(dá)到60%時(shí)，抗壓強(qiáng)度降低至約1.0MPa。細(xì)粒含量較低時(shí)，粗粒形成的骨架結(jié)構(gòu)對(duì)抵抗壓力起主要作用，隨著細(xì)粒含量的增加，細(xì)粒填充孔隙，使土樣結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，抗壓強(qiáng)度增大；當(dāng)細(xì)粒含量過高時(shí)，黏土礦物的膨脹性和可塑性使得土樣在受壓時(shí)容易發(fā)生變形，抗壓強(qiáng)度降低。綜上所述，細(xì)粒含量對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度的影響規(guī)律為：細(xì)粒含量在一定范圍內(nèi)增加，軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度增大；超過該范圍后，隨著細(xì)粒含量的繼續(xù)增加，抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度減小。在實(shí)際工程中，對(duì)于含有軟弱夾層的地基或邊坡，應(yīng)充分考慮細(xì)粒含量對(duì)軟弱夾層強(qiáng)度的影響，采取相應(yīng)的工程措施，如通過改良細(xì)粒含量來(lái)提高軟弱夾層的強(qiáng)度，以保障工程的穩(wěn)定性。3.5干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度影響研究自然界中，巖土體長(zhǎng)期經(jīng)受著干濕循環(huán)作用，這對(duì)其工程性質(zhì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。為深入探究干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)廣西西林縣碎屑巖典型區(qū)域軟弱夾層土強(qiáng)度的影響，開展了專項(xiàng)試驗(yàn)研究。試驗(yàn)土樣采集自研究區(qū)內(nèi)具有代表性的鉆孔和露頭，采集后將土樣進(jìn)行預(yù)處理，去除雜質(zhì)，保證土樣的均勻性。采用人工模擬干濕循環(huán)的方法，將土樣置于特定的試驗(yàn)裝置中，進(jìn)行不同次數(shù)的干濕循環(huán)處理。干濕循環(huán)過程中，先將土樣在設(shè)定濕度環(huán)境中飽水一定時(shí)間，模擬降雨入滲過程；然后將土樣置于干燥環(huán)境中風(fēng)干，模擬干旱時(shí)期，如此反復(fù)，設(shè)定干濕循環(huán)次數(shù)分別為0次（作為對(duì)照組）、5次、10次、15次、20次。對(duì)經(jīng)過不同干濕循環(huán)次數(shù)處理的土樣進(jìn)行直剪試驗(yàn)，使用應(yīng)變控制式直剪儀，按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-2019），對(duì)土樣施加100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的法向壓力，以0.8mm/min的剪切速率進(jìn)行剪切，記錄土樣在剪切過程中的剪應(yīng)力和剪切位移，直至土樣破壞，獲取抗剪強(qiáng)度。三軸壓縮試驗(yàn)選用三軸儀，對(duì)土樣進(jìn)行不固結(jié)不排水（UU）試驗(yàn)。將土樣裝入橡皮膜內(nèi)，放入三軸儀壓力室中，施加圍壓100kPa、200kPa、300kPa，然后以0.5%/min的軸向應(yīng)變速率施加軸向壓力，直至土樣破壞，記錄土樣的軸向應(yīng)力和軸向應(yīng)變，計(jì)算抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)干濕循環(huán)次數(shù)從0次增加到20次時(shí)，在法向壓力為100kPa的條件下，抗剪強(qiáng)度從50kPa降低至約25kPa。通過數(shù)據(jù)分析可知，抗剪強(qiáng)度與干濕循環(huán)次數(shù)之間呈現(xiàn)出良好的指數(shù)衰減關(guān)系，相關(guān)系數(shù)可達(dá)0.9以上。這是因?yàn)楦蓾裱h(huán)過程中，土顆粒間的膠結(jié)作用逐漸被破壞，水分的反復(fù)進(jìn)出使土顆粒表面的水化膜不斷變化，顆粒間的摩擦力和咬合力減小，從而導(dǎo)致抗剪強(qiáng)度降低。在干濕循環(huán)初期，土顆粒間的結(jié)構(gòu)尚未被完全破壞，抗剪強(qiáng)度降低幅度相對(duì)較?。浑S著干濕循環(huán)次數(shù)的增多，土顆粒間的結(jié)構(gòu)逐漸松散，抗剪強(qiáng)度降低幅度逐漸增大?？箟簭?qiáng)度也隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而明顯下降。當(dāng)干濕循環(huán)次數(shù)從0次增加到20次時(shí)，在圍壓為100kPa的情況下，抗壓強(qiáng)度從1.5MPa降低至約0.6MPa?？箟簭?qiáng)度與干濕循環(huán)次數(shù)之間同樣呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。干濕循環(huán)作用使土樣內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，微裂紋不斷擴(kuò)展、貫通，形成宏觀裂縫，導(dǎo)致土樣的結(jié)構(gòu)完整性遭到破壞，抵抗壓力的能力減弱，抗壓強(qiáng)度降低。同時(shí)，干濕循環(huán)還會(huì)使土樣中的黏土礦物發(fā)生膨脹和收縮，進(jìn)一步加劇土樣結(jié)構(gòu)的破壞，降低抗壓強(qiáng)度。綜上所述，干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度的影響規(guī)律為：干濕循環(huán)次數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度顯著降低，兩者均與干濕循環(huán)次數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。在廣西地區(qū)的工程建設(shè)中，由于該地區(qū)降水充沛，干濕循環(huán)作用頻繁，必須充分考慮干濕循環(huán)對(duì)軟弱夾層強(qiáng)度的影響。在邊坡工程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軟弱夾層的防護(hù)，減少干濕循環(huán)對(duì)其強(qiáng)度的劣化作用，如采用坡面防護(hù)、排水系統(tǒng)等措施，降低雨水入滲和蒸發(fā)對(duì)軟弱夾層的影響，保障邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。3.6本章小結(jié)本章通過對(duì)廣西西林縣碎屑巖典型區(qū)域軟弱夾層土進(jìn)行系統(tǒng)的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，得出以下主要結(jié)論。在物理性質(zhì)方面，不同類型軟弱夾層土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)存在明顯差異。軟巖夾層密度較大，泥化夾層密度較??；泥化夾層含水量高，碎塊夾層含水量低；泥化夾層孔隙比大，軟巖夾層孔隙比小。X射線衍射試驗(yàn)表明，軟弱夾層土主要礦物成分有石英、長(zhǎng)石、云母和黏土礦物等，其中黏土礦物對(duì)其物理力學(xué)性質(zhì)影響顯著。擊實(shí)試驗(yàn)確定了軟弱夾層土的最大干密度和最佳含水量，為工程施工提供了重要參數(shù)。在強(qiáng)度特性影響因素研究中，含水率的增加會(huì)使軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度顯著降低，兩者呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。細(xì)粒含量在一定范圍內(nèi)增加，軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度增大；超過該范圍后，隨著細(xì)粒含量的繼續(xù)增加，抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度減小。干濕循環(huán)次數(shù)的增加會(huì)導(dǎo)致軟弱夾層土的抗剪強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度顯著降低，兩者均與干濕循環(huán)次數(shù)呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。這些研究成果揭示了軟弱夾層土物理力學(xué)性質(zhì)的基本特征以及各因素對(duì)其強(qiáng)度特性的影響規(guī)律，為后續(xù)研究軟弱夾層對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，也為廣西地區(qū)相關(guān)工程的設(shè)計(jì)、施工和穩(wěn)定性評(píng)估提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。四、軟弱夾層土長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)研究4.1概述長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)旨在揭示軟弱夾層土在長(zhǎng)期荷載作用下的強(qiáng)度特性和變形規(guī)律，這對(duì)于預(yù)測(cè)含軟弱夾層邊坡的長(zhǎng)期穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的意義。在實(shí)際工程中，邊坡往往會(huì)受到長(zhǎng)期的自重、地下水壓力以及其他外部荷載的作用，軟弱夾層土的強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸降低，這種長(zhǎng)期強(qiáng)度的變化直接關(guān)系到邊坡在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中的安全性。準(zhǔn)確掌握軟弱夾層土的長(zhǎng)期強(qiáng)度，能夠?yàn)檫吰鹿こ痰脑O(shè)計(jì)提供更為可靠的依據(jù)，避免因長(zhǎng)期強(qiáng)度降低而導(dǎo)致的邊坡失穩(wěn)事故。與短期強(qiáng)度試驗(yàn)相比，長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)具有明顯的區(qū)別。短期強(qiáng)度試驗(yàn)通常在較短的時(shí)間內(nèi)完成，主要反映的是軟弱夾層土在瞬間或短時(shí)間荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)。而長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)則是在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)持續(xù)施加荷載，模擬軟弱夾層土在實(shí)際工程中所受到的長(zhǎng)期荷載作用，更能真實(shí)地反映其在長(zhǎng)期受力過程中的強(qiáng)度變化和變形特性。在短期直剪試驗(yàn)中，通過快速施加剪切力，可迅速得到土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；但長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)則需要在數(shù)天、數(shù)月甚至數(shù)年的時(shí)間內(nèi)持續(xù)施加荷載，觀測(cè)土樣在長(zhǎng)期剪切力作用下的強(qiáng)度變化和變形發(fā)展。長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)與短期強(qiáng)度試驗(yàn)也存在著緊密的聯(lián)系。短期強(qiáng)度試驗(yàn)是長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)的基礎(chǔ)，通過短期強(qiáng)度試驗(yàn)可以初步了解軟弱夾層土的基本力學(xué)性質(zhì)，為長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)提供參考依據(jù)。短期強(qiáng)度試驗(yàn)獲取的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)等參數(shù)，能夠幫助確定長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)的荷載施加范圍和加載方式。長(zhǎng)期強(qiáng)度試驗(yàn)則是對(duì)短期強(qiáng)度試驗(yàn)的補(bǔ)充和拓展，它考慮了時(shí)間因素對(duì)軟弱夾層土強(qiáng)度的影響，能夠更全面地反映軟弱夾層土的力學(xué)行為，為工程設(shè)計(jì)提供更符合實(shí)際情況的強(qiáng)度參數(shù)。4.2固結(jié)剪切蠕變?cè)囼?yàn)準(zhǔn)備4.2.1試驗(yàn)儀器本試驗(yàn)采用的是高精度的固結(jié)剪切蠕變儀，該儀器由加載系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等部分組成。加載系統(tǒng)主要包括軸向加載裝置和側(cè)向加載裝置，能夠精確地對(duì)土樣施加豎向和水平方向的荷載，最大豎向荷載可達(dá)500kN，水平荷載可達(dá)200kN，荷載精度控制在±0.5%以內(nèi)。測(cè)量系統(tǒng)配備了高精度的位移傳感器和壓力傳感器，位移傳感器的精度為±0.001mm，可實(shí)時(shí)測(cè)量土樣在荷載作用下的豎向和水平位移；壓力傳感器精度為±0.1%FS，能準(zhǔn)確測(cè)量土樣所承受的壓力。控制系統(tǒng)可根據(jù)試驗(yàn)要求，精確控制加載速率、加載時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加載。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)則能夠自動(dòng)采集和記錄試驗(yàn)過程中的位移、壓力等數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，便于后續(xù)分析處理。其工作原理基于土力學(xué)中的固結(jié)和剪切理論。在固結(jié)階段，通過對(duì)土樣施加豎向壓力，使土樣中的孔隙水逐漸排出，土體發(fā)生固結(jié)變形。在剪切階段，當(dāng)土樣達(dá)到固結(jié)穩(wěn)定后，對(duì)其施加水平剪切力，模擬土體在實(shí)際工程中受到的剪切作用。隨著剪切力的逐漸增加，土樣發(fā)生剪切變形，當(dāng)剪應(yīng)力達(dá)到土樣的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土樣發(fā)生破壞。通過測(cè)量土樣在固結(jié)和剪切過程中的變形和應(yīng)力變化，可獲取土樣的固結(jié)特性和抗剪強(qiáng)度等參數(shù)。操作方法如下：首先，將制備好的土樣放入剪切盒中，安裝好位移傳感器和壓力傳感器，確保傳感器與土樣接觸良好。然后，啟動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)置好加載參數(shù)，如豎向壓力、加載速率、加載時(shí)間等。在固結(jié)階段，按照設(shè)定的加載參數(shù)對(duì)土樣施加豎向壓力，觀察位移傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)變化，當(dāng)土樣的固結(jié)變形趨于穩(wěn)定時(shí)，記錄下此時(shí)的位移和壓力數(shù)據(jù)。接著，進(jìn)入剪切階段，設(shè)置好水平剪切力的加載參數(shù)，如剪切速率、剪切位移等，對(duì)土樣施加水平剪切力，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土樣的剪切變形和剪應(yīng)力變化，直至土樣破壞，記錄下破壞時(shí)的剪應(yīng)力和剪切位移等數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉儀器，整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.2.2試樣制作軟弱夾層土試樣的采集地點(diǎn)位于西林縣典型研究區(qū)內(nèi)的多個(gè)鉆孔和露頭處，以確保試樣能夠代表研究區(qū)域內(nèi)軟弱夾層的特性。在鉆孔取芯過程中，采用專業(yè)的取芯設(shè)備，嚴(yán)格控制取芯質(zhì)量，保證巖芯的完整性，避免巖芯在采集過程中受到擾動(dòng)。對(duì)于露頭處的軟弱夾層，仔細(xì)清理表面的風(fēng)化層和雜質(zhì)，選取新鮮、未受擾動(dòng)的部分作為試樣。制備方法如下：將采集的巖芯或土樣按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理。首先，將土樣過2mm篩，去除較大顆粒和雜質(zhì)，保證土樣的均勻性。然后，根據(jù)試驗(yàn)要求，采用靜壓法或擊實(shí)法將土樣制備成直徑為39.1mm、高度為80mm的圓柱形試樣。在制備過程中，嚴(yán)格控制土樣的含水量和干密度，使其接近天然狀態(tài)下的含水量和干密度。對(duì)于需要進(jìn)行不同含水率或細(xì)粒含量試驗(yàn)的試樣，通過添加蒸餾水或調(diào)整粗細(xì)顆粒比例的方式，制備出符合要求的試樣。質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)方面，要求制備好的試樣外觀完整，無(wú)明顯裂縫和缺陷。在同一組試驗(yàn)中，試樣的含水量和干密度偏差應(yīng)控制在±2%以內(nèi)，以保證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。采用環(huán)刀法和烘干法對(duì)試樣的密度和含水量進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)試樣檢測(cè)3次，取平均值作為檢測(cè)結(jié)果。若檢測(cè)結(jié)果超出允許偏差范圍，則重新制備試樣。通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制，確保試樣的代表性和均勻性，為試驗(yàn)的準(zhǔn)確性提供保障。4.2.3加載方式選擇常見的加載方式有分級(jí)加載和一次性加載。分級(jí)加載是將總荷載分成若干級(jí)，逐級(jí)施加到土樣上，每級(jí)荷載施加后，待土樣變形穩(wěn)定后再施加下一級(jí)荷載。這種加載方式能夠更真實(shí)地模擬土體在實(shí)際工程中受到的逐級(jí)加載過程，有利于研究土體在不同荷載階段的變形和強(qiáng)度特性。一次性加載則是將預(yù)定的總荷載一次性快速施加到土樣上，這種加載方式簡(jiǎn)單快捷，但不能很好地反映土體在長(zhǎng)期荷載作用下的變形和強(qiáng)度變化過程。對(duì)于本研究，選擇分級(jí)加載方式更為合適。這是因?yàn)檐浫鯅A層土在實(shí)際工程中往往受到長(zhǎng)期的、逐級(jí)增加的荷載作用，分級(jí)加載方式能夠更好地模擬這種實(shí)際受力情況。在邊坡工程中，隨著邊坡的開挖和填筑，軟弱夾層所承受的荷載是逐漸增加的，采用分級(jí)加載方式能夠更準(zhǔn)確地研究軟弱夾層在這種荷載變化過程中的強(qiáng)度特性和變形規(guī)律。分級(jí)加載方式還可以通過控制每級(jí)荷載的大小和加載時(shí)間，更好地研究荷載增量和加載時(shí)間對(duì)軟弱夾層土蠕變特性的影響，為后續(xù)建立準(zhǔn)確的蠕變模型提供更豐富的數(shù)據(jù)支持。4.2.4蠕變穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)和加載增量選擇蠕變穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的確定對(duì)于保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性至關(guān)重要。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于蠕變穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)尚未形成統(tǒng)一的規(guī)范，但通常認(rèn)為在一定時(shí)間內(nèi)，土樣的變形速率小于某一閾值時(shí)，可認(rèn)為土樣達(dá)到蠕變穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)合本研究的實(shí)際情況，參考相關(guān)文獻(xiàn)和工程經(jīng)驗(yàn)，確定當(dāng)土樣在10000秒內(nèi)的變形量小于0.01mm時(shí)，即認(rèn)為土樣已達(dá)到蠕變穩(wěn)定狀態(tài)。在實(shí)際試驗(yàn)過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土樣的變形量，當(dāng)連續(xù)10000秒內(nèi)的變形量均小于0.01mm時(shí)，記錄此時(shí)的時(shí)間和變形數(shù)據(jù)，然后施加下一級(jí)荷載。加載增量的取值應(yīng)綜合考慮土樣的性質(zhì)、試驗(yàn)?zāi)康暮图虞d設(shè)備的能力等因素。對(duì)于軟弱夾層土，其強(qiáng)度較低，變形較大，因此加載增量不宜過大，以免土樣在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生破壞，無(wú)法獲取完整的蠕變數(shù)據(jù)。根據(jù)前期的預(yù)試驗(yàn)結(jié)果和相關(guān)研究經(jīng)驗(yàn)，將加載增量設(shè)定為土樣預(yù)估破壞荷載的10%-15%。在試驗(yàn)過程中，根據(jù)土樣的實(shí)際變形情況和蠕變特性，對(duì)加載增量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。若土樣在某級(jí)荷載下的變形速率較大，蠕變穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，則適當(dāng)減小加載增量；反之，若土樣在某級(jí)荷載下變形較小，蠕變穩(wěn)定較快，則可適當(dāng)增大加載增量。通過合理選擇加載增量，既能保證試驗(yàn)?zāi)軌颢@取足夠的數(shù)據(jù)，又能避免土樣因加載過大而發(fā)生過早破壞，從而確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。4.2.5試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案包括多組不同條件下的固結(jié)剪切蠕變?cè)囼?yàn)，以全面研究軟弱夾層土的長(zhǎng)期強(qiáng)度特性。共設(shè)置5組試驗(yàn)，每組試驗(yàn)制備3個(gè)平行試樣，以減小試驗(yàn)誤差。第一組試驗(yàn)為常規(guī)固結(jié)剪切蠕變?cè)囼?yàn)，試樣在天然含水量和干密度條件下進(jìn)行試驗(yàn)，豎向壓力分別設(shè)置為100kPa、200kPa、300kPa、400kPa，水平剪切力按照分級(jí)加載方式，每級(jí)加載增量為預(yù)估破壞荷載的10%，直至土樣破壞。第二組試驗(yàn)研究含水率對(duì)軟弱夾層土長(zhǎng)期強(qiáng)度的影響，將試樣的含水率分別調(diào)整為15%、20%、25%，其他試驗(yàn)條件與第一組相同。第三組試驗(yàn)探究細(xì)粒含量對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度的影響，制備細(xì)粒含量分別為30%、40%、50%的試樣，進(jìn)行固結(jié)剪切蠕變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)條件與第一組一致。第四組試驗(yàn)分析干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度的影響，對(duì)試樣進(jìn)行5次、10次、15次干濕循環(huán)處理后，再進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)條件同第一組。第五組試驗(yàn)考慮溫度因素對(duì)長(zhǎng)期強(qiáng)度的影響，在不同溫度條件下（20℃、30℃、40℃）對(duì)試樣進(jìn)行固結(jié)剪切蠕變?cè)囼?yàn)，豎向壓力和水平剪切力加載方式與第一組相同。測(cè)試指標(biāo)包括土樣在各級(jí)荷載下的豎向位移、水平位移、孔隙水壓力、剪應(yīng)力等。通過對(duì)這些指標(biāo)的監(jiān)測(cè)和分析，可獲取軟弱夾層土的蠕變曲線、長(zhǎng)期強(qiáng)度、變形特性等參數(shù)，為研究其長(zhǎng)期強(qiáng)度特性提供數(shù)據(jù)支持。4.2.6試驗(yàn)步驟按照試驗(yàn)方案，詳細(xì)的操作步驟如下：首先，將制備好的試樣小心放入剪切盒中，確保試樣與剪切盒緊密貼合，無(wú)孔隙和松動(dòng)。在試樣頂部和底部放置透水石，以便在固結(jié)過程中孔隙水能夠順利排出。安裝好位移傳感器和壓力傳感器，將位移傳感器的觸頭輕輕接觸到試樣表面，確保能夠準(zhǔn)確測(cè)量試樣的變形；將壓力傳感器連接到加載系統(tǒng)，用于測(cè)量土樣所承受的荷載。啟動(dòng)加載系統(tǒng)，按照設(shè)定的豎向壓力和加載速率，對(duì)試樣施加豎向壓力。在固結(jié)過程中，密切觀察位移傳感器和壓力傳感器的數(shù)據(jù)變化，記錄試樣在不同時(shí)間