本文是一篇土木工程论文，文以桂东南的花岗岩全风化土为研究对象，开展残积土和全风化土的慢剪试验和快剪试验，分析了慢剪试验和快剪试验之间抗剪强度指标的差异性、应力-应变曲线的变化规律、抗剪强度指标与干密度和含水率的关系；接着将抗剪强度指标作为控制参数输入Geo-Studio模型中，模拟不同初始含水率和干密度工况下，分析初始渗流场以及各土体边坡在降雨48h的情况下，各时间段的孔隙水压力和体积含水率的分布特征，探讨了边坡稳定性的影响因素。
第一章绪论
1.1选题的背景及研究意义
广西地势复杂，降雨分布不均匀。一般情况下，广西一年中降雨量最多的月份为4月、5月、6月、7月、8月、9月，降雨量最少的月份为1月份、11月份、12月份，降雨量多的月份的月平均降雨量可能会比降雨量少的月份的月平均降雨量高出10倍之多。2018年的4月至9月期间，共发生了104起地质灾害，占全年地质灾害总数量的80%，地质灾害的集中爆发期与集中降雨的月份相吻合，所以可以判断广西的地质灾害基本属于降雨诱发型。有时候还会出现极端天气，比如在2010年的五月末、六月初就出现了历年雨季的最强降雨，广西在短短一天之内降雨量就达到了200mm以上的降雨量，在通常情况下，广西雨季的月平均降雨量也才250mm。广西往年的地质灾害一年大概有100多起，2010年一年就发生了1210起，导致大量的边坡失稳、房屋倒塌、人员伤亡、农作物减产等，造成了很大的经济损失。广西平原面积少，人口多，由于人们的农业、基建等需要足够多的土地，就会有大量的人工切坡，而且每年雨季的降雨量多且时间集中，这可能会导致崩塌、滑坡等自然灾害的发生，造成很大的安全隐患。通过研究地质灾害形成的原理和规律，在地质灾害发生之前，可以提前做好的防护或者撤离措施，减少人员伤亡和经济损失。2013年的广西地区，为避免受到地质灾害的造成的人员伤亡，转移避让了637次，防止19339人受灾，成功预报了9起地质灾害，减少了1012人的伤亡，避免了经济265万元的损失。除此之外，桂东南地区的1万多个地质灾害隐患点没有发生一起由地质灾害引发的人员伤亡，并且桂东南地区的重大地质灾害隐患点共完成治理了220处，保护了人口共计4.01万人，且避免经济损失达3亿多元人民币[1]。所以边坡稳定性的研究对社会具有重大的意义，其也是许多科研人员研究的方向之一。
1.2国内外研究现状
1.2.1试验对于各类土体的抗剪强度研究现状
黄琨和万军伟[2]对原状土和两种含水量可控的重塑土进行了直剪试验。结果表明：土体的剪应力随着含水率的增加而减小，含水量对剪应力的影响主要是降低了土体的粘聚力，而对内摩擦角影响不大。当含水量增加到一定值时，土的粘聚力会急剧下降。
孟庆云和杨果林[3]对不同干密度和初始含水率的重塑膨胀土在不同垂直压力下进行了直剪试验。结果表明：增加膨胀土的干密度可以大大提高土的峰值强度，但对残余强度影响不大。土的粘聚力随干密度的增加而减小，内摩擦角受干密度的影响较小；随着初始含水率的增加，膨胀土峰值强度的剪切位移增大，而峰值强度、粘聚力和内摩擦角则有先增大后减小的趋势。
尚彦军和岳中琦[4]通过对香港的全风化花岗土进行三轴固结不排水剪切试验和慢速剪切试验，得到了它们的有效抗剪强度值。其中，土样的粘粒含量与粘聚力成反比，但粘粒含量与土样粘聚力值之间的差异越来越大，即随着土样粘粒含量的增加，三轴试验与直剪试验的有效粘聚力差异变大；土样的粘土矿物含量与内摩擦角呈递减关系。
刘胜利和陈善雄等[5]对十堰地区风化页岩残积土进行了大型原位慢剪试验，试验首先对土体组成进行分析，试验结果分析发现：该区域应力-应变曲线多为硬化特性。分别讨论了土样成分、土样风化程度和剪切面起伏度对土体剪切破坏特征的影响。通过定义剪力与垂直压力的比值研究剪压应力比。
温勇和杨光华等[6]对广州区域的花岗岩残积土分别进行了原位试验和室内试验，获得了该区域土样的土力学指标。分析出该区域土样为均质花岗岩残积土，讨论了原位试验和室内试验土力学指标的差异性，结果显示：室内试验获得的土力学指标计算出的地基承载力小于现场原位试验计算出的地基承载力。
第二章 桂东南地区花岗岩残积土与全风化土的研究概况和直剪试验
2.1桂东南的地理位置
桂东南地理上划分，其指的是位于广西东南部的玉林、贵港、北海市所辖区域及梧州的岑溪市等地，桂东南位于东经109°11′~110°53′和北纬20°38′~24°02′之间，南北长266公里，东西宽175公里，北回归线横贯桂平市、平南县北部，属典型的南亚热地区。全境主要辖玉林、贵港两市，共计有12个县（市、区），总面积约24444平方公里。
2.2气候条件
广西桂东南属于亚热带季风气候，常年雨量充沛且气候湿热，但是各地区的降雨量差异性大。其表现为，降雨量多集中于5月至8月；一般情况下，5月的降雨量最为集中，6月和8月次之，年平均降雨量大多在1500mm至1900mm之间；多年平均降雨量在1460mm至1700mm之间，24小时内的最大降雨量均值约为200mm，其中，其中较大降雨强度为55mm/h至65mm/h；遇到极端气候，每年平均降雨量可能会有所不同且暴雨集中程度也有差异，其中桂东南地区暴雨集中度较高，并且降雨强度大，所以根据灾害统计，桂东南地区的地质灾害发生频率比较频繁，以及地质灾害的总数也比较多。
植被对斜坡稳定性的影响有利有弊：植被可以通过树冠遮挡住一部分降雨并且植物本身吸收掉一部分水分，减少降水渗入量；通过根茎、叶面作用吸收储存土体里的水分，可以有效地调节土体的含水率；还可以阻滞地面水的径流。根茎可以起到稳固土壤，防止土壤松散，提高了土体的抗剪强度和抗冲刷的能力。而树木本身的重量也增加了坡体的垂直荷载，起到一定的稳固作用。
第三章 桂东南地区花岗岩残积土与全风化土的直剪试验结果分析 ................. 23
3.1试验结果分析..................................... 23
3.1.1各含水率和干密度土体的抗剪强度指标整理与分析.......23
3.1.2不同干密度残积土的应力-应变特性................29
第四章 初始含水率对桂东南花岗岩类土质边坡稳定性的影响分析 ................... 37
4.1 数值模拟分析.............................. 37
4.1.1几何模型建立............................ 37
4.1.2模型边界条件...................... 38
第五章 结论与展望 ............................ 94
5.1主要结论............................... 94
5.2展望.................................. 95
第四章 初始含水率对桂东南花岗岩类土质边坡稳定性的影响分析
4.1 数值模拟分析
第三章分析了不同初始含水率和干密度的条件下，残积土和全风化土的剪应力、粘聚力和内摩擦角的变化特征，初步探讨了不同初始含水率和干密度对土体的稳定性影响，为了进一步的研究初始含水率对边坡稳定性的影响分析，本节采用Geo-Studio软件中的Seep/W和Slope/W模块对花岗岩残坡积土边坡进行稳态计算和瞬态计算，分析初始含水率的情况下土体边坡的体积含水率、孔隙水压力、稳定性系数。讨论了在降雨工况下，土体边坡的体积含水率、孔隙水压力、稳定性系数的变化规律。
4.1.1几何模型建立
根据广西历年地质灾害的数据统计，花岗岩残坡积土边坡坡度在25°至45°以内、坡高在20m至50m以内，发生边坡失稳的概率最高，并且破坏深度一般为3m以内。本节选择桂东南地区容县六王镇龙头村上塘屯滑坡，其坡度为35度左右，高45m左右，所以选择其作为研究对象更加具有代表性。灾害点位于容县六王镇龙头村上塘屯背后山体，其地理坐标为X：2528153.9，Y：19782893.5 （东经：110°45′15.3″，北纬：22°49′40.2″），滑坡区离容县县城约52km，离六王镇约5km，滑坡区北侧有村级水泥路通过，该水泥路连接六王镇和岑溪县南渡镇。该滑坡区内的人类工程活动主要为修筑房屋切坡。目前的现状为：因在斜坡坡脚及坡体下部附近修建民房而对坡脚进行开挖，形成高3m～10m的人工边坡。坡脚开挖造成斜坡前缘临空面加大，破坏了斜坡原有的力学平衡，加之在暴雨等诱因下，陡坡表层土体形成了大面积的崩滑现象。数值模拟的原型见图4-1。
第五章 结论与展望
5.1主要结论
本文以桂东南的花岗岩全风化土为研究对象，开展残积土和全风化土的慢剪试验和快剪试验，分析了慢剪试验和快剪试验之间抗剪强度指标的差异性、应力-应变曲线的变化规律、抗剪强度指标与干密度和含水率的关系；接着将抗剪强度指标作为控制参数输入Geo-Studio模型中，模拟不同初始含水率和干密度工况下，分析初始渗流场以及各土体边坡在降雨48h的情况下，各时间段的孔隙水压力和体积含水率的分布特征，探讨了边坡稳定性的影响因素。主要结论如下：
（1）残积土和全风化土的抗剪强度与法向应力近似呈线型正相关，随着法向应力的增大，对应的剪应力随之增大。慢剪试验得到的抗剪强度指标（粘聚力、内摩擦角）要略大于快剪试验得到的数值。残积土的慢剪试验和快剪试验的抗剪强度指标比为：cm/ck=1.127~2.369、φm/φk=1.044~1.271，全风化土的慢剪试验和快剪试验的抗剪强度指标比为：cm/ck=1.064~2.052、φm/φk=1.011~1.097。剪切速率对残积土和全
