0　引言

硅质岩在广西分布广泛，岩石硬度大，但较脆易裂，节理发育(陶文，2012)。资(源)-兴(安)高速位于广西壮族自治区桂林市，研究区发育坡度25°～40°的硅质岩顺层山体，硅质岩表层光滑如镜，岩体坚硬难以破碎，层间裂隙十分发育，而开挖后的岩体却呈现锯齿状破碎现象。影响顺层岩质边坡稳定性的因素有多种，如顺层坡体自身的岩性、岩层倾角大小，不利结构面的位置和密度，地下水、层间充填物类型与厚度等，李安洪等(2011)认为结构面是影响坡体稳定性的最主要因素。

前人对于硅质岩的研究主要集中在沉积环境、化学成分及其分布(陈翠华等，2004；王卓卓等，2007；王明艳等，2010；刘劲松等，2014；赵立群等，2016；王红军等，2017)，对于硅质岩结构面的强度的研究甚少。根据现场调查，硅质岩顺层边坡在一般无贯通的软弱带或软层受压紧密不易滑动的条件下，不易发生大规模边坡失稳破坏，但由于路堑边坡的开挖，既形成了临空面，又将结构面暴露出来。现场调查发现路堑边坡的破坏模式主要为沿结构面的滑移-拉裂破坏、受控于结构面组合形成的楔形滑块和追踪节理形成阶梯状滑面，因此研究硅质岩结构面的强度是十分必要的(田小甫等，2012)。现有岩体结构面抗剪强度取值方法主要分为：按规范或者估算、通过试验(原位试验或室内试验)以及根据坡体极限平衡法或者数值分析反算三种(吉锋，2008)。而现场直剪试验大多是针对土和强风化软岩(董云等，2005；杨喆等，2012)，如徐晓斌等(2009)进行了强风化花岗岩的现场直剪试验。汪雷等(2014)通过对坝基覆盖层的原位直剪试验，得到了能够全面反映具有很强的原位结构性的、很难取得原状样的坝基覆盖层的强度，但是针对岩体结构面的现场直剪试验较少。对于抗剪强度的估算方法，有Patton剪胀公式、Patton双直线剪切强度公式、Jaeger负指数剪切强度公式、Ladanyi-Archambault剪切强度公式和Barton剪切强度经验公式(刘佑荣等，2013)，目前广泛采用的是由Barton等提出的基于法向力σn、粗糙度JRC和结构面强度JCS三个基本因素的抗剪强度估算公式，即JRC-JCS模型，如杜时贵等(2008)认为用JRC-JCS模型具有费用低、速度快、简便易行等特点，是获取工程岩体无填充或少填充硬岩结构面抗剪强度参数的实用方法。赵志明等(2013)分别采用室内直剪试验和Barton对红砂岩岩体结构面抗剪强度进行了研究，认为这两种方法得到的结果具有一致性。

因此，深入分析控制硅质岩顺层边坡控滑结构面的强度，对于边坡工程的安全具有重要意义。本文通过资(源)-兴(安)高速路堑边坡的野外调查和现场直剪试验，得到了硅质岩结构面的抗剪强度参数，并通过野外相关数据的采集量测，采用Barton模型进行硅质岩结构面参数的估算，将两种方法的结果对比后，为工程设计提供可靠的结构面抗剪强度参数。

1　试验场地条件及试验方案

1.1　试验场地条件

试验场地位于广西壮族自治区桂林市资源县天门镇资兴高速公路K21工点(东经110°42′33.91″，北纬26°06′29.23″)，位于鸭子头河东岸的斜坡地带，在K21+700桥台开挖处试验。根据现场调查，边坡以弱风化的硅质岩为主，结构面较发育，以硬质结构面为主。根据现场进行的结构面调查统计，结构面主要有三组，产状分别为220°∠18°，183°∠69°和348°∠72°，其中结构面220°∠18°为优势结构面，坡体易沿着该组结构面发生“滑移-拉裂”式破坏，该结构面是控滑结构面，而其他两组结构面主要是将岩体切割成破碎块体，仅可能发生局部掉块。因此选择产状为220°∠18°结构面进行试验，结构面的间距为2～3m。为了避免同一组试样的试验结果离散性较大，在同一组试验中选取相同的地质条件。各试样的受力状态应与岩土体在工程中的受力状态相近，使试验成果符合实际情况，具有较高的可靠性和适用性。

1.2　原位试验方案

仪器由加载设备系统、剪切系统以及量测设备系统组成(图1)。依照标准(GB/T 50266-2013)，试验采用平推法，加工的试件的最小边长大于50cm，结构面面积大于2500cm2，结构面以上的试体高度不小于试体推力方向长度的50%，试体的推力方向与预定的剪切方向一致。法向荷载系统的安装顺序为：先在试件顶部铺设水泥砂浆，放上钢垫板，然后再垫板上依次安防滚轴排、垫板、千斤顶、垫板、传立柱及顶部垫板。剪切荷载系统的安装顺序为：在试体受力面放置垫板(垫板的地步应在剪切面上缘)，在垫板后依次安放千斤顶及垫板。安装量测绝对位移的百分表安装在时间变形影响范围外的支架上，共安装6只百分表，其中法相位移测表2只，切向位移测表4只，安装在对称部位。水平的反力系统为现浇的钢筋混凝土墙(图1)，垂直的反力系统为桥梁并在桥面上停放满载的卡车，反力系统的变形可以忽略。

阿箬笑盈盈靠近青樱，极力压抑着喜悦之情，一脸隐秘：“自小主入了潜邸，皇上最宠爱的就是您，哪怕是福晋主子也比不上。高小主虽然也是侧福晋，但她起先不过是个格格，后来才被封的侧福晋，如何比得上您尊贵荣耀？”

预定的法向荷载(300、400、500、600、700kPa)分为3级施加，加载采用时间控制，每5min施加一级荷载并测读法相位移，5min后再测读一次，然后施加下一级荷载，直至连续两次法向位移之差不大于0.01mm时，开始施加剪切荷载。剪切荷载按预估的最大荷载(式1)分为8～12级施加，采用时间控制法进行，每5min施加一级荷载，在每次加载前后都对各百分表读数进行测读。当剪切应变急剧增加或变形继续增长而剪应力无法增加或剪切变形达到试件边长的10%(即5cm)时，即可终止试验，试件的尺寸及荷载值如表1所示。

（3）改性处理前丝瓜络纤维对Cr2O的吸附率最大，对MnO的吸附率最小。经过三乙胺的改性处理后，丝瓜络纤维对4种离子的吸附量都增加了，其中Co2+的增加率最大，MnO和Cu2+的增加率相近，Cr2O的增加率最小。

对于剪切荷载的估计，由于在极限平衡状态下剪切面上的应力条件为：

5）机械类课程三维建模与仿真平台可通过网络实现区域共享甚至可以全国共享，不同地域的学校中的学生可以进行相同的虚拟实验，彼此交流。

α=σtanφ+C

(1)

其中： Qmax——预估剪切最大荷载(kN)；

Sj—实际测量的剪切面面积(m2)；

A——剪切面面积(m2)；

据了解，目前现有金融类软件系统中，通常的做法是在各个环节进行加解密，加解密通信算法通常采用的是固定因子，采用固定因子的加解密通信通常对不同客户端加密相同数据时，产生的密文不唯一，安全性较低，容易被破解。本文提出的加密算法是基于传统常见的算法模式衍生的动态加密模式，较目前国内各大厂商使用的现有加密算法更加安全可靠。

α——结构面倾角(°)；

σ——正应力(kPa)；

——预估内摩擦角(°)；

1号试件：剪切面张开度<3mm，剪切面粗糙不平，起伏高差为0.5～5cm，结构面为深红褐色，局部灰褐色，泥质硅质胶结，夹泥厚度0～2mm，稍湿，局部夹有少量石英，剪切面起伏处含少量片状剪切碎石片，直径0.5～3cm不等。

重症哮喘在临床常见慢性呼吸道疾病，患者临床主要表现为嘴唇紫绀、大量出汗、呼吸急促、心率在130～150次/min、两肺广泛哮鸣音等。该病具有较高的致残率和致死率非常高。甲基强的松龙作为一种中效糖皮质激素类药物目前已被临床广泛使用，且并取较好的治疗效果。本文就甲基强的松龙治疗重症哮喘并发呼吸衰竭的应用效果进行探讨，现报告如下。

计算表明，库水位在正常蓄水位高程及枯水期水位时该库岸边坡上部覆盖层整体处于稳定状态，与现场调查过程中地表上未发现大型顺河向裂缝、滑移现象相吻合，不会对边坡上耕地及居民生产造成影响。

2　试验结果分析

2.1　结构面剪切特征分析

试验结束后，将试体翻转，各试件剪切面的破坏特征(图2)为：

C——预估粘聚力(kPa)。

2号试件：剪切面粗糙不平，起伏差为0～1cm，可见明显擦痕，擦痕长度0.5～3cm不等，中间夹少量泥质，厚度<0.1mm，泥、硅质胶结，张开度<3mm，剪切面粗糙不平，起伏差0～2cm，含较多因剪切而成的破碎岩屑，粒径0.3～2cm之间，分布在剪切面起伏较大处，可见明显擦痕，长度0.5～3cm不等(图2a)。

图1　现场试验情况 Fig.1　Photo of in situ test

表1　试件尺寸及荷载值

Table 1　Specimen size and load

试件编号长度(cm)宽度(cm)结构面距离顶面的高度(cm)实际剪切面积(cm2)最大垂向荷载(kPa)最大剪切荷载(kPa)1505235270032062025250322630440650351503825745007754505134261660078455351312784680877

3号试件：结构面张开1～3mm，夹泥、硅质胶结，肉红色，局部黄褐色。剪切面较平直，结构面高差0～2cm。

α—结构面倾角(°)。

5号试件：出现两个剪切面，距顶面10cm处为次级剪切面，岩体断为三块，尺寸分别为6×37×10cm、24×37×10cm、30×37×10cm，剪切面粗糙不平，起伏差为0～1cm，可见明显擦痕，擦痕长度0.5～3cm；主剪切面呈肉红色，局部褐黄色，张开度<3mm，泥质、硅质胶结，含泥厚度1～2cm，剪切面粗糙不平，起伏较大，高低起伏0～4cm，起伏处可见明显擦痕和粉末，长度0.5～2cm，起伏处周围含较多因剪切破坏产生的碎石块，石块呈片状，直径0.3～3cm(图2c)。

和大多数老师一样，这一年的教育教学生活简单而又平凡，在平淡中，我静静地享受着阳光、夜风、花香，畅想着未来桃李满天下的自豪与快乐……就这样，我在学生给予的感动和难堪中不停折磨着自己，也时不时提醒着自己拥有的那些小小的幸福。

2.2　结构面抗剪强度分析

将实验过程中采集到的数据按下式计算正应力和剪应力：

图2　试验后剪切面情况 Fig.2　Structural planes after shearing tests a-2号试样；b-4号试样；c-5号试样 a-specimen 2；b-specimen 4；c-specimen 5

σ

(2)

τ

(3)

其中：σ—正应力(kPa)；

然后绘出剪应力-垂向应力关系曲线(图4)，根据线性回归直线的截距和斜率，计算出硅质岩结构面抗剪强度参数为：内摩擦角35.7°，粘聚力0.376MPa。

Qσ0—垂向压力初始值(kN)；

G0—试件垫板、滚轴排、千斤顶及结构面上部岩块的总重(kN)；

第一，坚持走具有中国特色的社会主义文明建设的可持续发展道路。坚持可持续发展道路，要做到消灭剥削，消灭不平等，防止拜金主义无限滋生，避免逐利欲望无限膨胀，为了追逐资本对自然界造成不可挽回的破坏。马克思和恩格斯共同的观点是：资本主义的生产方式固然能够带来经济的快速发展，推进生产力的发展，但同时，它也将带来负面的消极影响，如对自然环境的大肆破坏，对生态平衡的异化以及劳动力的异化⑨。人类需要一种制度来解除人与自然的对抗关系、优化生态环境，这就是社会主义制度。

碳酸钠（化学式：N a2CO3）俗名纯碱，也叫苏打，是一种易溶于水的白色粉末，溶液呈碱性（能使酚酞溶液变浅红），加热不分解。

τ—剪应力(kPa)；

Qτ—剪切压力(kN)；

Qτ0—剪切压力初始值(kN)；

4号试件：剪切面张开度<3mm，剪切面粗糙不平，起伏高差为0～3cm，总体肉红色，局部深紫红色及黄褐色，可见明显擦痕和摩擦产生的粉末，长度0～1.5cm，剪切面泥质硅质胶结，夹泥厚度1～2mm，稍湿，局部夹有石英，剪切面前部和后部含较多片状碎屑岩，直径0.5～4cm不等(图2b)。

选取上述公式(式2～3)进行结构面上的正应力和剪应力的计算，是为了去除加载系统自重等因素对试验结果的影响。根据对试验数据的整理，绘制出不同垂向压力作用下剪切位移与剪应力之间的关系，如图3所示。图为硅质岩结构面在不同正应力条件下，原位直剪试验的剪应力与剪切位移的关系曲线。分析剪应力-位移曲线可知：(1)试验过程随着剪切位移的增加，剪应力逐渐增大，没有明显的峰值强度和应力降低，且峰值强度和残余强度相差很小，曲线的斜率是连续变化的，这是由于剪切面中都有泥化夹层的填充，呈现出塑性变形的特征；(2)剪切曲线分为剪胀、剪断凸台和完全接触三个过程(图3a)。结构面受剪力初期，剪应力上升较快，剪切位移随剪应力的增大而几乎成线性的增大，处于弹性状态；(3)随着剪应力的不断增大，在剪切面处发生爬坡作用和啃断作用这两种力学效果，由于硅质岩比较坚硬，在剪应力作用下发生爬坡滑移，当岩体起伏面爬坡稍一发生后，其被破面就会脱空不受力，形成空化，由于接触面积的减小，接触面的凸台就会被啃断，即发生剪应力的跳跃(图3b、3d)，即剪应力增大较小而位移有明显增大，此时就出现上述观察到的擦痕和摩擦产生的粉末；(4)当将结构面上的凸台被剪断后，剪应力上升的梯度变小。根据对试验后的结构面观察可知，剪断的只是最大的凸台，而较小的凸台并未接触，因此也只是局部可观察到擦痕和碎屑，剪断凸台后，剪应力上升的梯度变小，直至峰值强度，处于完全接触状态，剪切过程具有爬坡、空化、剪胀的特点，不产生剪碎带，具有塑性破坏的特征。

Qσ—垂向压力(kN)；

3　Barton模型与试验的结构面抗剪强度对比

JCS——结构面的岩壁强度(kPa)；

图3　剪应力-位移曲线 Fig.3　Shear stress-displacement curves

图4　直剪试验结构面强度参数 Fig.4　Strength parameters of structural plane from in-situ shear tests

τ

(4)

其中：τ——结构面抗剪强度(kPa)；

σn——法向应力(kPa)；

φb——结构面的基本摩擦角(°)，综合现场倾斜试验与经验值取φb=30°；

JRC——结构面的粗糙度系数，现场实测与粗糙度分级表对比确定；

计算结构面抗剪强度的方法有很多，Barton认为凸起体的剪断性和剪胀性与法向应力有关，Barton公式(蔡美峰等，2002)是在低应力水平条件下，模型材料直剪试验结果的基础上得出的，其最适合的范围是0.01<σ/σc<0.3，其中σ为作用于结构面的正应力，σc为靠近不连续面的岩石的单轴抗压强度。由于大部分岩质边坡稳定问题中出现的法向应力都在这一范围内，所以Barton抗剪强度公式得以在工程中广泛使用。Barton提出的结构面抗剪强度的经验方程为：

lgJCS=0.00088γRe+1.01

(5)

其中：γ——试验岩石的干容重(kN/m3)，硅质岩γ=25.5kN/m3；

(1)教学内容来自网络.教师经过精心设计案例，把网页制作中涉及的最新、最实用的技术引进到课堂教学中，引入到网络学习平台上.在真实的网络学习平台中，除教师所授知识点的案例外，学生能找到对应知识点的应用案例，使所学知识与现实网络世界接轨，使学生真正“能懂”，且随着学习时间的推移“会用”，所学知识的素材来自网络，从而使教学内容与时俱进，更贴近现实.

Re——结构面回弹值。

现场使用回弹仪采集硅质岩结构面的回弹值，在每一个试件上均匀布置16个点，从测得的16个回弹值中剔除3个最大值和3个最小值，然后将余下的10个回弹值的平均值做为评价回弹值Re，如表2所示。

德国钢厂用氧气做载体将石英砂加入至液态钢渣中，然后利用铁及铁化合物氧化时释放的热量将添加的石英砂的完全熔融，使f-CaO含量降至1%以下[39]。在1 500 ℃高温下14%粉煤灰掺入钢渣中f-CaO消解率提高，f-CaO降低到1.62%[40]。在熔融态钢渣中加入高炉渣，结果表明可改善钢渣安定性，达到再次利用钢渣和高炉渣的目的[41]。

将各参数值代入公式(3)和(4)中计算，为了与原位试验进行对比，法向应力与原位试验的相同，并绘制出根据Barton经验公式得到的剪应力-垂向应力关系图(图5)，得到估算的结构面抗剪强度参数，如表3所示。

根据表3，Barton模型估算的结果与原位试验相比，抗剪强度参数虽具有一致性但数值偏低，说明Barton模型得到的抗剪强度参数偏保守。如果使用Barton法估算的参数进行设计，没有完全发挥出结构面本身的强度，将会造成一定的浪费。

定义独立变量X和y,在X中的温度变量数为p,数据集T可以描述为:T={(x1,y1),…,(xn,yn)},其中xi∈X⊆Rp,yi∈y⊆R1。

对比图4与图5，现场原位直剪试验的结果较Barton估算的数据更为离散，原位直剪试验线性拟合的标准误差更大。影响现场直剪试验的因素，主要有剪切面尺寸、剪切面的起伏差、试体被扰动的程度、剪切面上垂直压应力的分布及剪力施加速率等。Barton公式为经验公式，对结构面抗剪强度的估算受JRC的影响的比JCS要突出的多，而JRC的确定带有很强的主观性，可能造成较大的人为误差。因此在没有经验值和相关工程参考的地区，进行现场原位试验是十分必要的，能更好的评估结构面本身的强度。

表2　结构面回弹值

Table 2　Rebound values of structural plane

试件编号采集的回弹值Re16046424953546064666455．825250554458515657525452．934443475148484850363945．444957554242555252405249．654653474346494938425146．4

表3　Barton模型与直剪试验参数对比

Table 3　Comparison of shear strength form Barton model and in-situ shear tests

试件编号Barton模型JRCJCS法向应力(MPa)抗剪强度(MPa)内摩擦角(°)粘聚力(MPa)直剪Barton直剪Barton直剪Barton19．7157．430．320．620．48728．8182．870．440．650．57239．1112．520．50．7710．62247．7106．850．60．7840．66856．8132．750．680．8770．68235．728．90．3760．325

图5　Barton模型结构面强度参数 Fig.5　Strength parameters of structural plane from Barton model

4　结论

由于影响岩体结构面强度的因素较多，需要尽量通过多种方法来获取可靠的抗剪强度参数。本文通过现场直剪试验与Barton的JRC-JCS模型计算，得到了硅质岩结构面不同方法的抗剪强度参数值。主要得出如下结论：

(1)硅质岩结构面的剪应力-位移曲线呈现出塑性变形的特征，没有明显的峰值强度和应力降低，且峰值强度和残余强度相差很小，剪切过程具有爬坡、空化、剪胀的特点。剪切曲线分为剪胀、剪断凸台和完全接触三个过程。直剪试验得到硅质岩结构面抗剪强度参数为：内摩擦角35.7°，粘聚力0.376MPa。

(2)原位试验得到的抗剪强度参数为内摩擦角28.9°，粘聚力0.325MPa。与Barton模型计算的结果具有较好的一致性，但Barton模型参数的确定带有很强的主观性而造成的误差较大，导致其计算结果偏小，因此在没有经验值和相关工程参考的地区进行现场大剪试验是十分必要的，能更好地评估结构面本身的强度。

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