祁 昊，馮文凱，陳建峰，白慧林，周 強，曾琇舒

( 1. 同濟大學地下建筑與工程系，上海 200092；2. 成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059；3. 同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室，上海 200092 )

?

降雨作用下歡喜坡冰水堆積體角礫土強度特性

祁 昊1,2，馮文凱2，陳建峰1,3，白慧林2，周 強2，曾琇舒2

( 1. 同濟大學地下建筑與工程系，上海 200092；2. 成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059；3. 同濟大學巖土及地下工程教育部重點實驗室，上海 200092 )

為探究降雨作用下歡喜坡冰水堆積體角礫土的強度變化規(guī)律，進行了天然和4種不同降雨歷時條件下的角礫土現(xiàn)場剪切試驗，并結合土水特征曲線探討了該類特殊土體的非飽和強度特性。降雨作用對歡喜坡冰水堆積體角礫土的抗剪強度有著顯著的影響，其近似飽和時的黏聚力和內摩擦角比天然含水率情況分別降低64.3%和22.5%；降雨入滲使角礫土基質吸力迅速降低，因此在短時強降雨條件下會導致角礫土抗剪強度喪失過大，容易誘發(fā)淺層土體滑坡；建立了歡喜坡冰水堆積體角礫土非飽和黏聚力與含水率參數(shù)χ(w)的關系式，實際應用時可采用多項式函數(shù)來確定χ(w)。

冰水堆積體角礫土；降雨；現(xiàn)場剪切試驗；非飽和土；強度

冰水堆積體指形成于第四紀中更新世及晚更新世，由冰川融化后形成的冰水對冰川攜帶的碎屑物質進行搬運堆積而成的產物[1]，是由作為骨料的碎石、塊石或角礫和作為充填成分的黏土、砂土等組成的一種特殊巖土體，具有沉積演化過程特殊、物質成分復雜、結構特征極其不規(guī)則、地域性等特性。隨著國內尤其是西部山區(qū)重大工程建設的迅速開展，實際工程中遇到的冰水堆積體問題越來越多。冰水堆積體的存在會給工程建設帶來極大的影響，如對壩體、庫岸邊坡及隧道進口邊坡、輸氣輸油管線的穩(wěn)定等極為不利，經常引起滑坡、崩塌，泥石流等地質災害[2]。

目前關于冰水堆積體的研究主要集中在其天然和飽和狀態(tài)的物理力學特性及工程運用上，如張永雙等[3]、謝春慶[4]在冰水堆積物成因、物質組分、結構特征、物理力學性質及水文地質和工程地質問題等方面作了深入研究；涂國祥等[5]利用室內大型常規(guī)三軸試驗對大渡河某巨型冰水堆積體變形和強度特性進行了研究；馮俊德等[6]采用原狀與重塑試樣探討了冰磧物的結構強度及含水率對其的影響；王獻禮等[7]、呂士展等[8]從細觀角度對冰磧土的內部結構及強度特性進行了研究；Feng等[9]采用粗粒土三軸剪切儀對岷江上游干熱河谷區(qū)冰水堆積體的工程特性隨氣候變化規(guī)律進行了分析。以上研究多采用室內手段，而現(xiàn)場試驗則相對缺乏。另外，冰水堆積體受降雨影響大，但鮮見降雨對其力學特性的影響的報道。因此，很有必要開展降雨作用下冰水堆積體的現(xiàn)場試驗研究。

本文以岷江上游干暖河谷區(qū)歡喜坡冰水堆積體角礫土為例，通過人工模擬降雨，進行了不同降雨歷時條件下的角礫土現(xiàn)場剪切試驗，并結合土水特征曲線探討了該類特殊土體的非飽和強度特性。

1 試驗場地

試驗場地所在的歡喜坡堆積區(qū)位于四川省理縣薛城鎮(zhèn)歡喜村，雜谷腦河左岸，堆積區(qū)海拔高程1 580～1 850 m，總體積約1.74×104m3?？辈熨Y料表明，堆積區(qū)內的冰水堆積物總體由角礫土構成，含少量碎石。試驗場地內以角礫土為主，總體呈褐色，干燥，密實，膠結較好。角礫成分為千枚巖及少量變質砂巖，磨圓度較差，呈次棱角狀，其粒徑最大2 cm，一般為2～10 mm，含量在40%左右。

為了確保試驗的科學、可靠，在場地選取時，需保證不同試驗點的物質組成、顆粒級配及結構的相似性?；诖耍x取歡喜坡堆積體上一處較大平臺(高程1 710 m，面積約80 m2)，在其上開挖6個相鄰的長3.5 m，寬3 m，深0.15 m的試坑，作為試驗場地(圖1)，試坑編號分別為H- 1～H- 6。

圖1 試驗場地位置圖Fig.1 Location of testing site

2 現(xiàn)場剪切試驗

2.1 人工模擬降雨

現(xiàn)場試驗采用人工模擬降雨裝置(圖2)控制土體含水率變化，該裝置主要由F1- 3202型水泵、電子數(shù)顯流量計、控制閥、水管(16PE管)、管接頭、旋轉噴頭、支架等組成，其工作原理與SR型人工模擬降雨裝置[10]類似。經調試，該裝置的降雨強度調節(jié)范圍、降雨均勻性系數(shù)、雨滴中數(shù)直徑、雨滴落地的終點速度等參數(shù)均滿足人工模擬降雨裝置的設計和工作要求[11]。

圖2 人工模擬降雨裝置示意圖Fig.2 Diagram showing the artificial rainfall device

據(jù)監(jiān)測資料，岷江上游干暖河谷內最大日降水量、時降雨量、10 min降水量分別為55.9 mm，22.3 mm和 18.1 mm?？紤]到干暖河谷短時特大暴雨的極端氣候和水泵正常工作的最小額定功率，試驗采用“短歷時、大雨強”的降雨模式，控制降雨強度為50 mm/h，于H- 6號試坑內進行試驗，以獲取土體含水率隨降雨歷時變化規(guī)律。試驗開始前，在試坑內埋設3個485型土壤水分傳感器，傳感器埋深為坑底下10 cm，間距為1 m，隔5 min采集1次數(shù)據(jù)。監(jiān)測開始自2016年4月8日上午10點17分，終止于下午13點17分，降雨歷時共計3 h。

圖3為角礫土含水率與降雨歷時關系曲線，由圖3可見，降雨入滲導致土體含水率逐漸增大。同一試坑內，不同測點的監(jiān)測曲線符合情況較好，說明降雨較為均勻。降雨進行至13點07分時，坑底已出現(xiàn)局部積水，且土壤水分傳感器終端實時曲線也顯示，土體含水率趨于平穩(wěn)，可近似認為降雨約3 h后，即累計降雨量達150 mm時，土體達到飽和狀態(tài)。

圖3 土體含水率與降雨歷時關系曲線Fig.3 Relationship between the soil water content and rainfall duration

在H- 1，H- 2，H- 3，H- 4號試坑內分別降雨1，2，2.5和3 h；H- 5號試坑內不進行降雨，對應土體處于天然狀態(tài)，從而獲得5種不同的含水率條件。

2.2 試驗方法及過程

降雨結束后，立即對試驗土體進行取樣和現(xiàn)場抗剪強度測試。試驗采用XJ- 2型攜帶式巖土多功能剪切儀，其規(guī)格為長15 cm，寬15 cm，高20 cm。在每個試坑內制備3個土樣，規(guī)格為15 cm×15 cm×22 cm(加壓過程中，試樣高度會下降；同時需預留1 cm剪切縫)。試驗過程可概括為：①制樣→②剪切儀安裝、調試→③垂向加載控制→④剪切加載控制→⑤剪切、讀數(shù)、記錄→⑥拆卸設備、描述。試驗采用推剪法，分別控制法向荷載為50，100和150 kPa，剪應力按0.1 kPa逐級施加，每30 s施加一級，當水平壓力表值不再上升甚至有所下降，或上剪切盒滑移2 cm時停止試驗?，F(xiàn)場剪切結束后，在部分試坑的剪切樣采集區(qū)域附近取土，進行顆分試驗。

土體含水率通過土壤水分傳感器確定，具體做法為：對于同一試坑內的3個土樣，待每次剪切完成后，將土壤水分傳感器插入土樣剪斷面，量測含水率的值，并求取3次量測結果的平均值，作為該試坑內土體的含水率。5個試坑內土體含水率分別為5.6%(天然狀態(tài))，10.3%，14.7%，21.5%和26.4%(近似飽和狀態(tài))。

2.3 試驗結果及分析

圖4為現(xiàn)場土樣的顆粒級配曲線，“H1- 1” 表示H- 1號試坑內采集的第1個剪切樣附近的土體，其余以此類推。由圖4可知，總體而言，試驗場地內不同取樣點土體的顆粒級配具有相似性。

圖4 角礫土顆粒級配曲線Fig.4 Grading curve of the breccia soil

圖5為根據(jù)試驗結果得到的天然情況下5.6%含水率和降雨2 h后14.7%含水率時的試樣剪切過程剪應力—剪切位移曲線。由圖5可見，天然情況下冰水堆積體角礫土在剪切過程中，其剪應力與剪切位移呈典型的非線性關系，法向荷載越大，曲線越陡，其剪應力隨剪切位移增加而增加，但其增幅隨著剪切的進行而有所減小。與天然情況下相比，降雨溶浸后土樣在剪切初始階段曲線相對較為平緩，其余特征與前者類似。兩種含水率情況下，隨著剪切位移的增大，土體均表現(xiàn)出明顯的弱應變硬化特性。

圖5 角礫土剪應力- 剪切位移關系曲線Fig.5 Stress- strain curves of the breccia soil

現(xiàn)場試驗的特點決定了其無法像室內試驗一樣確保每個剪切樣的基本性質近乎完全相同，然而，本文土體顆粒級配和應力應變關系的相似性保證了不同剪切樣中含水率變化成為影響土體抗剪強度的關鍵因素，其確保了本次現(xiàn)場試驗的科學性。

表1為各降雨歷時對應的角礫土抗剪強度，由于現(xiàn)場試驗為快剪試驗，因此獲得的抗剪強度為總應力強度，抗剪強度指標為表觀黏聚力和表觀內摩擦角，都隱含了基質吸力的影響[12]。由表1可知，26.4%含水率時角礫土的抗剪強度較5.6%天然含水率時的強度降低40.1%～50.5%。

表1 不同降雨歷時下土體強度指標

圖6為根據(jù)表1數(shù)據(jù)繪制的角礫土黏聚力和內摩擦角與含水率關系曲線，可以獲得以下擬合公式：

C=0.034w2-2.668 5w+64.139

(1)

φ=-0.2196w+30.878

(2)

圖6 角礫土強度指標與含水率關系曲線Fig.6 Relationship between the strength index and water content

圖6a顯示角礫土黏聚力與含水率呈二次函數(shù)關系，其隨含水率的增大在前期顯著降低，而后降低速率變緩，26.4%含水率時的黏聚力較5.6%天然含水率時降低64.3%。圖6b顯示角礫土內摩擦角與含水率呈較好的負線性關系，26.4%含水率時的內摩擦角較5.6%天然含水率時降低22.5%。但角礫土在含水率達到26.4%時已近似飽和，因此黏聚力和內摩擦角在該含水率時也應達到最小值。

一些研究也揭示了冰水堆積體角礫土及相似土體的強度和含水量(或飽和度)之間的關系。如曾琳潔[13]、李驊錦等[14]通過室內試驗探討了不同飽和度對理縣小岐村冰磧物角礫土的抗剪強度的影響，發(fā)現(xiàn)角礫土的黏聚力和內摩擦角隨飽和度的增大而明顯減小，二者與飽和度呈指數(shù)關系。黃家華等[15]對桃坪冰水堆積體角礫土進行了天然和浸水條件下的原位大剪試驗，發(fā)現(xiàn)原狀試樣具有較強的結構強度，浸水后，其黏聚力和內摩擦角出現(xiàn)明顯降低。

3 土水特征曲線及非飽和強度參數(shù)

3.1 土水特征曲線

試驗采用TEN- 60型張力計測定野外真實環(huán)境下自然脫濕過程中冰水堆積體角礫土基質吸力的值。將其用蒸餾水飽水24 h后攜帶至野外，待H- 4號試坑內降雨完畢后，將張力計陶土頭插入預先挖好的孔中，為保證其與周圍土接觸良好，將陶土頭裹上少許泥漿，使陶土管與土壤緊密接觸，然后將周圍填土輕輕搗實。張力計埋置深度為坑底下10 cm，于其側相同深度埋置土壤水分傳感器，以實時采集土體含水率信息。根據(jù)現(xiàn)場實際經驗，降雨試驗結束約1 h后，張力計儀表讀數(shù)趨于穩(wěn)定，此時可進行數(shù)據(jù)采集。

圖7為根據(jù)張力計實測基質吸力值和其對應的土體含水率繪制的角礫土土水特征曲線，由圖7可以獲得土水特征曲線擬合公式：

w=26.709-1.943ln(S+0.449)

(3)

式中：S——基質吸力/kPa。

圖7 角礫土土水特征曲線Fig.7 Soil- water characteristic curve of the breccia soil

天然狀態(tài)時，土體含水率為 5.6%，對應基質吸力約為 52 260 kPa；當累計降雨量達150 mm后，土體含水率為 26.4%，土體近似飽和，其基質吸力降為0，抗剪強度減小幅度超過40%。對于歡喜坡冰水堆積體而言，短時強降雨條件下，當雨水入滲使角礫土飽和時，基質吸力的大幅減小導致其抗剪強度喪失過大，容易誘發(fā)淺層土體滑坡，其宏觀表現(xiàn)為堆積體上廣泛存在的拉裂變形和串珠狀塌陷等變形破壞跡象(圖8)。

圖8 淺層坡體變形破壞Fig.8 Deformation and failure of the shallow slope

3.2 非飽和強度參數(shù)

冰水堆積體角礫土作為一種特殊的非飽和土，其強度公式不能簡單地由飽和土強度理論推廣得出，必須建立符合其非飽和特性的強度公式。截至目前，國內外部分學者根據(jù)研究提出了各自的非飽和土強度理論公式，其中最具代表性的兩類分別是Bishop抗剪強度公式和Fredlund雙變量抗剪強度公式[16～20]。根據(jù)Bishop公式，非飽和土黏聚力C可表示為：

C=C′+χ(ua-uw)tanφ′

(4)

式中：C′——飽和土黏聚力；χ——與含水率有關的參數(shù)； (ua-uw)——基質吸力，常用S替代，其值可通過土水特征曲線擬合公式確定；

φ′——飽和土內摩擦角。

Bishop公式形式較為簡單，利于推廣，但也存在著參數(shù)χ量化困難的問題。然而，由于χ與含水率直接相關，且土水特征曲線擬合公式已知，故非飽和土黏聚力可表示為以含水率為唯一自變量的函數(shù)關系式：

C=C′+χ(w)Stanφ′

(5)

為了確定χ(w)的函數(shù)表達式，分別利用指數(shù)函數(shù)(式 (6))、傅里葉級數(shù)(式 (7))、多項式函數(shù)(式 (8))對其進行擬合分析。具體做法為：將式(6)、式(7)、式(8)分別代入式(5)中，經擬合得到未知參數(shù)的值，進而確定函數(shù)表達式。各式中參數(shù)的值見表2。

(6)

χ(w)=w[a1+b1cos(αw)+c1sin(αw)]

(7)

χ(w)=a2w3+b2w2+c2w+d

(8)

表2 表達式中參數(shù)的值

將量化后的χ(w)函數(shù)表達式再次分別代入式(5)，計算得到非飽和土黏聚力，結果見表3。

表3 黏聚力計算結果匯總

計算結果與試驗結果的相關程度可用皮爾遜相關系數(shù)來表示，該系數(shù)的值介于-1與 1之間，常用r表示，r的絕對值越大，表明兩組變量間的相關性越強，通常定義0.8

圖9為根據(jù)表 3數(shù)據(jù)繪制的試驗結果與算結果對比圖，由圖9可知，采用式(8)計算結果與試驗結果近似一致，其擬合公式如式(9)所示。實際應用時，可采用該多項式函數(shù)來確定歡喜坡角礫土的χ(w)。

χ(w)=2.700×10-5w3-0.006w2+0.044w-0.108

(9)

圖9 試驗結果與計算結果對比圖Fig.9 Comparison between the experimental results and calculated results

4 結論

(1)降雨作用對歡喜坡冰水堆積體角礫土的抗剪強度有著顯著的影響。近似飽和時的黏聚力和內摩擦角比天然含水率情況分別降低64.3%和22.5%。

(2)降雨入滲使角礫土基質吸力迅速降低，當累計降雨量達150 mm時，其基質吸力降為0，抗剪強度減小幅度超過40%。對于歡喜坡冰水堆積體而言，短時強降雨條件下，角礫土基質吸力的大幅減小會導致其抗剪強度喪失過大，容易誘發(fā)淺層土體滑坡，其宏觀表現(xiàn)為堆積體上廣泛分布的拉裂變形和串珠狀塌陷等變形破壞跡象。

(3)結合土水特征曲線擬合公式建立了歡喜坡冰水堆積體角礫土非飽和黏聚力與含水率參數(shù)χ(w)的關系式，實際應用時可采用多項式函數(shù)來確定歡喜坡角礫土的χ(w)。

[ 1] 曹伯勛.地貌學及第四紀地質學[M].北京：中國地質大學出版社，1995.[CAOBX.Geomorphologyandquaternarygeology[M].Beijing:ChinaUniversityofGeosciencesPress, 2014. (inChinese)]

[ 2] 王獻禮.西南山區(qū)冰水堆積物的工程地質特性及災害效應研究[D].北京：中國地質科學院，2009. [WANGXL.EngineeringgeologicalpropertiesandrelevantgeohazardsofglacialdepositsfromSouthwestMountainsofChina[D].Beijing:ChineseAcademyofGeologicalSciences, 2009. (inChinese)]

[ 3] 張永雙，曲永新，王獻禮，等.中國西南山區(qū)第四紀冰川堆積物工程地質分類探討[J].工程地質學報，2009，17 ( 5 ) ：581-589.[ZHANGYS,QUYX,WANGXL,etal. On the engineering geological classification of quaternary Glacial deposits in southwestern mountain area of China[J]. Journal of Engineering Geology， 2009，17 ( 5 ) : 581-589. ( in Chinese ) ]

[ 4] 謝春慶.川西冰磧層工程勘察方法研究[J].勘察科學技術，2002(5) : 16-19. [XIE C Q. Study of engineering investigation method for glacial deposit of the west of Sichuan [J]. Site Investigation Science and Technology, 2002(5) : 16-19. (in Chinese)]

[ 5] 涂國祥，黃潤秋，鄧輝，等.某巨型冰水堆積體強度特性大型常規(guī)三軸試驗[J].山地學報，2010，28 (2) : 147-153.[ TU G X，HUANG R Q，DENG H,etal. Discussion about the evolution and the geoengineering problems of an outwash deposits, Lantsang [J]. Journal of Mountain Science，2010, 28 (2) : 147-153. ( in Chinese ) ]

[ 6] 馮俊德，李建國，汪稔，等.云南某鐵路冰磧土大型直剪強度特性試驗研究[J].巖土力學，2008，29 (12) ：3205-3210.[ FENG J D，LI J G，WANG R，etal. Large scale direct shear test on strength behavior of railway moraine soils in Yunnan[J]. Rock and Soil Mechanics，2008，29 (12) : 3205-3210. (in Chinese ) ]

[ 7] 王獻禮，張永雙，曲永新，等.基于數(shù)字圖像處理技術的冰川堆積物粒度分析—以川西貢嘎山冰川堆積物為例[J].地質通報，2010，29 (2/3) ：469-475.[ WANG X L，ZHANG Y S，QU Y X，etal. Grain size analysis of glacial deposits based on digital image processing technology[J]. Geological Bulletin of China，2010，29 (2/3) : 469- 475. (in Chinese)]

[ 8] 呂士展，汪稔，胡明鑒，等.玉龍雪山西麓原狀冰磧CT掃描試驗研究[J].巖土力學，2014，35 (6) ：1593-1599.[ LYU S Z, WANG R，HU M J，etal. Computerized tomography ( CT ) scanning test research on intact moraine soil on west side of Yulong snow mountain[J]. Rock and Soil Mechanics, 2014，35 (6) : 1593-1599. ( in Chinese ) ]

[ 9] Feng Wen- kai，Huang Run- qiu，Liu Han- chao，etal.The deformation characteristics and engineering properties of large glacial tills in the upper reaches of the Minjiang River[C]//The 11th IAEG Congress Proceedings. Auckland，New Zealand，2010:151-162.

[10] 陳文亮，唐克麗.SR型野外人工模擬降雨裝置[J].水土保持研究，2000，6 (12) ：106- 110.[ CHEN W L，TANG K L. A new SR style Field Artificial rainfall simulator[J]. Research of soil and water conservation，2000，6 (12) : 106-110. (in Chinese) ]

[11] 蘇溦娜，田一梅，高波，等.人工模擬降雨裝置的設計及其參數(shù)率定[J].水土保持通報，2015，35 (6)：120-123. [ SU W N，TIAN Y M，GAO B，etal. Design and Calibration of an artificial rainfall simulator [J]. Bulletin of soil and water conversation，2015，35 (6): 120-123. (in Chinese) ]

[12] 劉順青，洪寶寧，朱俊杰，等.粉狀和礫狀煤系土的水敏感性及邊坡穩(wěn)定性分析[J].科學技術與工程，2016，16(8)：143-150.[ LIU S Q，HONG B N，ZHU J J，etal.Study on the water sensitivity of powered and rudaceous soil of coal measure strata and slope stability analysis[J].Science Technology and Engineering，2016，16(8)：143-150.(in Chinese) ]

[13] 曾琳潔.基于SWCC的小岐村冰磧堆積體斜坡強度及穩(wěn)定性研究[D].成都：成都理工大學，2014. [ZENG L J. Intensity and stability study of the Xiaoqi Village glacial till slope based on SWCC[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology，2014. (in Chinese) ]

[14] 李驊錦，馮文凱，許強，等.四川理縣小歧村冰磧物角礫土抗剪強度特性研究[J].人民長江，2015，46 (12) ：37-41.[ LI H J, FENG W K，XU Q，etal. Study on shear strength properties of moraine breccia soil at Xiaoqi Village of Lixian County[J]. Yangtze River，2015，46 (12) : 37-41. (in Chinese) ]

[15] 黃家華，馮文凱，王琦，等.遇水作用下冰水堆積體角礫土微觀結構與抗剪強度[J].水文地質工程地質，2016，43 (5) ：149-154.[ HUANG J H, FENG W K，WANG Q，etal. The microstructure and shear strength of the breccia soil in glacial deposit body under water action [J]. Hydrogeology & Engineering Geology，2016，43 (5) : 149-154. (in Chinese) ]

[16] Bishop A W，Blight G E.Some aspects of effective stress in saturated and Partly saturated soils[J]. Geotechnique，1963，13 (3) ：177-196.

[17] Fredlund D G，Morgenstern N R.Stress state variables for unsaturated soils[J].Journal of the Geotechnical Engineering Division，ASCE，1977，103 (GTS) ：447-66.

[18] 沈珠江.關于固結理論和有效應力的討論[J].巖土工程學報，1995，17 (2) ：118-119. [ SHEN Z J. Discussion on consolidation theory and effective stress[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 1995，17 (2) : 118-119. (in Chinese)]

[19] 繆林昌，殷宗澤.膨脹土邊坡穩(wěn)定中的吸力預測[J].水利學報，1998，24 (7) ：46 -49.[MIAO L C, YIN Z Z. Suction prediction on slope stability of expansive soils[J]. Journal of Hydraulic Engineering，1998，24 (7): 46-49. (in Chinese) ]

[20] 黃潤秋，吳禮舟.非飽和土抗剪強度的研究[J].成都理工大學學報(自然科學版)，2007，34 (3)：221-224.[HUANG R Q, WU L Z. Study of shear strength of unsaturated soils [J]. Journal of Chengdu University of Technology ( Science & Technology Edition )，2007，34 (3): 221-224. (in Chinese) ]

責任編輯：張明霞

Strength characteristics of the breccia soil in the Huanxipo outwash deposit under rainfall

QI Hao1,2, FENG Wenkai2, CHEN Jianfeng1,3, BAI Huilin2, ZHOU Qiang2, ZENG Xiushu2

(1.DepartmentofGeotechnicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China; 2.StateKeyLaboratoryofGeo-HazardPreventionandGeo-EnvironmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059,China; 3.KeylaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineeringofMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)

In order to investigate the variation in strength of the breccia soil in the Huanxipo outwash deposit under the action of rainfall, in- situ shear tests of the breccia soil are conducted under the natural condition and under four different rainfall duration conditions. The unsaturated strength characteristics of this special soil are discussed by combining the soil water characteristic curve. Rainfall has a significant effect on the shear strength of the breccia soil in the Huanxipo outwash deposit. When it is approximately saturated, the cohesion and internal friction angle are 64.3% and 22.5% respectively lower those in the case of natural water content. The infiltration of rainfall rapidly reduces the matric suction of the breccia soil, and the heavy rainfall in a short time will lead to too much loss of the shear strength of the soil, which is liable to induce the landslide of the shallow soil. The equation of the relationship between the unsaturated cohesion and the water content parameterχ(w)ofthebrecciasoilintheHuanxipooutwashdepositisestablished.Inpractice,thepolynomialfunctioncanbeusedtodeterminetheparameterχ(w).

breccia soil in outwash deposits; rainfall; in- situ shear test; unsaturated soil; shear strength

10.16030/j.cnki.issn.1000- 3665.2017.04.12

2016- 12- 04;

2017- 02- 13

國家自然科學基金項目資助(41572291)

祁昊(1994- )，男，碩士研究生，主要從事巖土加固與測試工作。E- mail：1393601984@qq.com

馮文凱(1974- )，男，教授，博士生導師，主要從事區(qū)域穩(wěn)定及與巖體穩(wěn)定以及地質災害評價與防治教學與研究工作。 E- mail：fwkhyl@163.com

TU413.1

A

1000- 3665(2017)04- 0078- 07