[科普中国]-残余内摩擦角

简介

内摩擦角是在以土的抗剪强度为纵坐标、剪切破坏面上的 法向应力为横坐标的坐标系中，土的抗剪强度包线对横坐标轴的倾角。 通常以 表示， 是土的抗剪强度参数之一，其值与土的初始孔隙比、土粒形 状、土的颗粒级配和土粒表面的粗糙度等因素有关。可由土的直接剪切试验或三轴压缩试验测定， 根据不同的试验方法和分析方法可得出总应力内摩擦角和有效应力内摩擦角。残余内摩擦角是滑带土残余强度最敏感的指标，在很大程度上决定了滑坡的稳定状况，通常由残余强度决定。影响滑带土残余内摩擦角的因素很多，如土的颗粒成分、矿物成分、含水量等因素都对残余内摩擦角的影响。

峰值强度是相应于土或岩石的应力-应变曲线上最大剪应力的强度。在土的剪切试验中，常以峰值强度代表土的抗剪强度。当岩石达到该值时，岩石内部结构已破坏，变形加剧，承载能力显著下降。

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩（土）体称为变位体或滑移体，未移动的下伏岩（土）体称为滑床。

因素土颗粒

土颗粒的大小称为粒度。土颗粒的形状、大小各异，但都可以将土颗粒的体积化作一个当量的小球化，据此可算得当量小球体，称为当量粒径，简称粒径，并可根据粒径大小对颗粒进行分类定名。土粒的大小、相关矿物成分以及大小搭配情况对土的物理力学性质有明显影响。工程上将各种不同的土粒按其粒径范围，划分为若干粒组，为了表示土粒的大小及组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（即各粒组占土粒总量的百分数）来表示，称为土的颗粒级配。残余内摩擦角与粘粒含量呈线性负相关。

土壤含水量

土壤含水量一般是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水率。测定土壤含水量可掌握作物对水的需要情况，对农业生产有很重要的指导意义，其主要方法有称重法，张力计法，电阻法，中子法，r-射线法，驻波比法，时域反射法、高频振荡法（FDR）及光学法等。土壤中水分含量称之为土壤含水率，是由土壤三相体（固相骨架、水或水溶液、空气）中水分所占的相对比例表示的，通常采用重量含水率和体积含水率两种表示方法。一般说来，土的残余强度与其含水量关系不大，但在快剪试验即滑坡快速滑动的条件下，剪切面(滑动面)上的含水状况来不及调整，滑带土的残余内摩擦角出现非线性负相关，在近液限(24%)处存在一拐点，这说明液限是残余内摩擦角的敏感点，滑带土的结构开始发生突变。

矿物

伊利石与残余内摩擦角的相关性以样本容量大，试验含水量为加一30%，碎屑矿物含量相近的滑带土进行试验统计分析，从结果可看出，残余内摩擦角与伊利石含量呈非线性负相关，且在伊利石含量为38%处相关曲线有一祝点。当伊利石含量小于拐点含量时，对残余内摩擦角的敏感程度较高，反之，则敏感程度明显降低。隐晶粘土与残余内摩擦角的相关性选择含水量、碎屑矿物含量相近的滑带土试验资料作相关统计，残余内摩擦角与隐晶粘土含量呈线性负相关。碎屑矿物与残余内摩擦角的相关性以含水量、伊利石含量相近的滑带土试验资料作相关分析，结果表明，残余内摩擦角与碎屑矿物呈线性正相关。说明碎屑矿物的逐渐增多将起到骨架作用，滑带土的残余内摩擦角亦随之增大1。