Page 80 - 2023年第54卷第6期

最优含水率 １８％、比重 ２．６９、液限 ３０．７％、塑限 ２１．４％、
塑性指数 Ｉ＝ ９．３ 、液性指数 Ｉ＝ ０．１１ 。土体颗粒级配如
ｐ Ｌ
图 ２所示。
通过土壤颗粒级配曲线计算得到，土体不均匀系数
Ｃ为 １０．３６，曲率系数 Ｃ为 ２．１６４，土样级配良好，且土
ｕ ｃ
样中黏粒（ ＜０．００２ｍｍ）占 ５．５％，粉粒（０．００２～０．０２ｍｍ）
占 ２５．５％，砂粒（＞０．０２ｍｍ）占 ６９％，根据国际土壤质地
分类标准 ［３５］ 土样为砂质壤土。
２．３ 三轴剪切试验
２．３．１ 样品制备 由于原状岸坡土体不易采集保存，且
图 ２ 土壤颗粒级配曲线
难以保证原状土样的均一性，故需制备重塑土样进行试
验。以土体最优含水率 １８％为界，±３％含水率调配 １５％、１８％、２１％及饱和含水率（含水率约为 ２９％）
土体，塑封袋密封闷样 ２４ｈ，待水分完全分布均匀后根据土工试验方法标准，采用分层击实法，制作
直径 ３９．１ｍｍ，高 ８０ｍｍ的重塑三轴土样，用保鲜膜密封。将制作好土样放入冻融循环试验箱，为充
分模拟野外现场环境，在－ １５℃冻结 １２ｈ，然后在 １５℃下融化 １２ｈ为一次冻融循环，已有研究表明，
约 １０次冻融循环后土体理化性质基本趋于稳定 ［３６ － ３７］ ，因此，分别冻融循环 １、３、５、７、９、１１、１３、
１５次，并设置 ０次冻融为对照组。
２．３．２ 力学特性实验 利用应变控制式三轴仪进行试验，由于岸坡土体为多年落淤形成，受重力影响
有一定程度的沉积固结效应，且岸坡失稳过程较短，水分不发生运移，故对冻融后各含水率土样进行
固结不排水三轴剪切试验，围压分别为 ５０、１００、１５０和 ２００ｋＰａ，剪切速率为 ０．０８ｍｍ?ｓ。当测力计读
数出现峰值时，继续读数至轴向应变达到 １５％时停止试验，以最大值处的偏应力值为破坏强度，若测
＋
力计没有峰值，则以轴向应变为 １５％时的偏应力值为破坏强度。以 ｐ ＝ （ σ １ σ ３
－ ）?２为纵坐标，ｑ ＝ （ σ １
）?２为横坐标绘制不同围压下土体破坏强度的破坏主应力线，记主应力线倾角为 α ，与纵轴截距为
σ ３
ｄ，则可按式（１）和式（２）算得土体内摩擦角和黏聚力，再据式（３）计算得到抗剪强度。
－ １
φ ＝ ｓｉｎ （ｔａｎα ） （１）
ｃ ＝ ｄ?ｃｏｓ φ （２）
τ ＝ ｃ ＋ σ ｔａｎ φ （３）
式中：φ为土体内摩擦角，°；ｃ为土体黏聚力，ｋＰａ；τ 为土体的抗剪强度，ｋＰａ；σ为土体破坏面法
向应力，ｋＰａ；
弹性模量是衡量土体抵抗变形能力的重要参数。根据土样应力应变曲线，在加载初始阶段应力随
应变线性增大，此时土样变形以弹性为主，应力应变的曲线斜率为土体的初始弹性模量，根据应力应
变试验结果及前人研究成果，本文选取轴向应变为 １．０％时对应的偏应力增量与轴向应变增量的比值
作为土体的弹性模量 Ｅ ［３８］ ：
－
σ １．０％ σ ０
Ｅ ＝ （４）
－
ε １．０％ ε ０
为初始偏应力
式中：ε １．０％ 为 １．０％时的轴向应变；σ １．０％ 为轴向应变为 １．０％时所对应的偏应力，σ ０ 和 ε ０
和轴向应变。
２．４ ＳＥＭ 测试
２．４．１ 样品制备 为匹配三轴剪切试验，调配 １５％、１８％、２１％和饱和含水率（含水率约为 ２９％）土
体，用塑封袋闷样 ２４ｈ，待水分分布均匀后制作成直径 ６１．８ｍｍ，高 ２０ｍｍ的土样，用保鲜膜紧密包
裹。将制作好土样放入冻融循环试验箱，分别冻融循环 ０、３、７、１５和 ３０次，完成后取出自然晾干，
将土样掰碎，选取破碎面平整大小约 ５ｍｍ × ５ｍｍ × ５ｍｍ的土样黏结在电子显微镜观察台上，进行吸尘
喷金，提高样品的导电率。
２．４．２ ＳＥＭ测试与数据处理 利用扫描电子显微镜对每个样品选取三个点进行拍照观察，放大倍数为

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