[发明专利]一种土体剪切带扩展过程观测方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，尤其是涉及一种土体剪切带扩展过程观测方法。

背景技术

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。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种土体剪切带扩展过程观测方法，其方法步骤简单、设计合理且操作简便、使用效果好，能简便、快速获取被测试土体剪切带上不同深度处的剪切强度和剪切位置处的微观结构，以便对土体剪切带扩展过程进行简便、直观观测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种土体剪切带扩展过程观测方法，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土体剪切带上多个不同深度处分别切取被测试土样，并对各被测试土样的取土深度分别进行记录；

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、剪切试验及土体微观结构图像获取：对步骤一中所取的待测试土体剪切带上多个不同深度处的被测试土样分别进行剪切试验及土体微观结构图像获取；其中，对任一个所述被测试土样进行剪切试验及土体微观结构图像获取时，过程如下：

步骤201、取样环刀及土样夹持：采用剪切夹具对内装被测试土样的取样环刀进行水平夹持；

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取样环刀内部的上部顶推凸台；

本步骤中，采用剪切夹具进行水平夹持时，使内装被测试土样的取样环刀水平夹持于所述上夹具和所述下夹具之间，并使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：采用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，并计算得出被测试土样的剪切强度；所述竖向加载装置位于中上夹持块的正上方；

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；