甘肃黑方台地下水长期作用对黄土强度影响的试验研究

发布时间：2018-12-19 14:48

【摘要】：我国西北黄土高原地区,黄土塬上的农业生产普遍采用提水灌溉,由此导致的黄土滑坡频繁发生,甘肃黑方台是这一现象的典型发育地区。黑方台地区因灌溉水下渗,导致地下水位上升,深部土体长期处于饱水状态,黄土中起胶结作用的可溶盐溶解,破坏土体微结构的同时,孔隙水溶液中的化学成分也发生了改变,水化学测试结果证实了该区易溶盐含量较高。本文在现场调查的基础上,通过大量的室内试验,研究了地下水长期作用对黄土强度的影响,从水土相互作用的角度,深入分析了黄土强度弱化的浸水时效特征,探讨了黄土中可溶盐含量对其强度影响的规律和原因,并通过数值软件分析了地下水长期作用对黄土斜坡稳定性的影响。(1)地下水对黄土强度的软化具有时效性,研究区黄土的抗剪强度及内摩擦角随浸水天数变化曲线成“勺形”,内摩擦角-浸水天数曲线可分为3个阶段,即:浸水初期(0-3d),内摩擦角迅速下降;3-5d时,内摩擦角值略有上升;随着浸水天数继续增加(5-20d),内摩擦角缓慢减小。(2)通过“洗盐”处理,土体的粉粒性和富盐性都发生了改变,土颗粒的几何排列以及颗粒与颗粒之间的内部联结也发生了变化,从而影响着黄土的抗剪强度,体现于抗剪强度参数的变化。(3)将湿陷变形后期浸水状态下压缩变形量视为水对土体软化作用的量化体现,并将其与初始高度的比值定义为软化系数。黄土的湿陷、软化系数均随着土体深度的增加(即固结压力的增大)呈现先增加后减小的趋势。(4)地下水对黄土的长期物理化学作用显著:电镜扫描图片显示黄土一旦浸水,易溶盐迅速溶解,长期浸水的过程中,黄土颗粒之间由点点接触逐渐转变为点面接触或面面接触,排列杂乱无章,并细粒化;颗粒分布测试结果表明粘粒含量随着浸水天数的增加先减少后增多;Zeta电位测试结果表明随着浸水天数的增加,结合水膜厚度先减小后增大;XRD衍射试验发现黄土中各矿物成分随浸水天数的增加均有不同程度的变化,主要表现为伊利石含量减少,石英含量增加;水化学试验显示主要阳离子浓度随浸水天数的变化可分为5个阶段,对应着内摩擦角随浸水天数变化的3个阶段。(5)一系列复杂的微观物理化学作用,导致黄土在宏观上表现出抗剪强度及内摩擦角随着浸水时间的增加呈“勺形”变化的趋势,其机制分析如下:浸水初期,胶结物(易溶盐)迅速溶解,黄土微结构破坏,内摩擦角显著降低;同时孔隙水离子浓度增大,与粘粒反离子层发生离子交换作用,粘粒结合水膜厚度变小,致使内摩擦角稍有增大;随着浸水时间的增加,中溶盐石膏逐渐溶解于氯化钠溶液中,黄土中粗颗粒进一步分散解体,粘粒含量增加,双电层总厚度有所增大,内摩擦角稍有降低。(6)稳定性计算(数值分析)结果表明,针对党川2#滑坡的第Ⅰ次滑动,在考虑地下水长期作用对黄土强度弱化的条件下,其稳定性系数为1.027,斜坡处于欠稳定状态,受外界扰动等综合影响,将可能导致小型浅层黄土滑坡的发生。(7)党川2#滑坡是黑方台地区黄土层内滑坡的缩影,研究区大力发展灌溉农业,导致台塬地下水位逐渐升高,斜坡深部黄土长期处于饱水状态,黄土强度达到弱化的极限,在特定的地形条件下,受外界扰动等综合影响,将可能导致小型浅层黄土滑坡的发生;地下水位抬升的过程中,当其应力路径试图穿越状态边界面时,发生不完全排水剪缩破坏,具有突发性,导致泥流型黄土滑坡或静态液化型黄土滑坡的发生。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU444

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本文编号：2387066