【摘要】：延安特殊的黄土丘陵沟壑地形限制着其城市化进程的迅速发展,为解决用地难题并且适应经济快速发展模式,黄土填沟造地工程在延安地区大量呈现。大量的高填方工程改变了原来自然形成的地下水排泄系统,加之原状黄土和压实黄土力学性质差异,目前高填方的变形及边坡稳定性成了工程建设中的关键性问题。因此开展该地区的压实黄土强度及变形特性的研究具有重要的工程意义,其研究成果对于压实黄土填筑地基的变形分析与计算具有一定的指导价值。同时如何有效的消除高填方工程中黄土变形破坏现象并且明显改善压实黄土强度也成为了填沟造地工程施工中急需解决的一大关键问题。因此本文在前人研究的基础上,结合现有的条件,以延安地区黄土高填方工程为研究对象,重点针对影响压实黄土变形破坏的两大主要因素——含水率及压实度,结合黄土的击实特性,通过固结不排水三轴试验,对不同含水率和压实度下压实黄土的强度、变形变化规律进行了分析研究,并采用玻璃纤维作为黄土高填方改良加筋材料,探究玻璃纤维加筋材料对于压实黄土强度增强机理。本文的主要研究成果和结论有:(1)压实黄土应力应变曲线整体呈现S形的形态,为弹塑性曲线,其在剪切过程中一般经历非线性弹性压密(OA阶段)、线弹性(AB阶段)、塑形(BC阶段)、应变增长(CD阶段)这四个阶段;玻璃纤维加筋黄土应力应变曲线呈现为增长型“S”曲线,在剪切过程中一般经历非线性弹性压密(OA阶段)、线弹性(AB阶段)、塑性应变硬化(BC阶段)这三个阶段。(2)压实黄土初始模量E_0、弹性模量E、割线模量E50与围压、压实度均呈线性增长关系,同时随含水率的增长而线性降低。割线模量Es随应变增大的变化趋势呈山丘状,即割线模量Es随应变增长呈直线的增长至最大割线模量后,割线模量随应变的增大呈指数型衰减最终趋于稳定。随着含水率的降低或压实度的增加压实黄土破坏应力呈线性增长趋势,其增大幅度随着围压的增大而增大。压实黄土屈服应力随围压、压实度的增大及含水率的降低均呈直线型增长。在p-q应力平面中不同含水率及不同压实度下的屈服状态临界线均为直线型。(3)随着压实度的增大及含水率的降低,压实黄土黏聚力及内摩擦角均会增加,但含水率及压实度对黏聚力的影响程度大于对内摩擦角的影响。压实黄土内摩擦角与含水率呈幂函数关系:φ = a +bw~c 与压实度呈指数函数关系:φ=a_1-b_1c_1~k;黏聚力与含水率呈幂函数关系:c=a_2-b_2w~(c_2),与压实度具有线性关系。(4)相较于无加筋压实黄土,玻璃纤维加筋压实黄土的初始模量及弹性模量明显增高,均随加筋长度L及纤维掺入量R的增大均呈现线性增长关系;初始模量E_0随加筋长度L及纤维掺入量R增长关系可表示为E_0=(aL+b)R+(a'L+b')P_a(σ_3/P_a)n';玻璃纤维加筋黄土弹性模量随加筋长度L及纤维掺入量R变化关系式:E=(a1σ3+mR+i)L+E1+a1RPa(σ3/Pa)a2Rr2。(5)玻璃纤维加筋黄土R～L～(σ_1-σ_3)f三维散点图呈现一上凸型曲面形态,建立各级围压下破坏应力随加筋长度及纤维掺量变化的二元复合函数方程式:(σ_1-σ_3)f=Z_0+Be-(R/C+L/D);不同加筋长度下,玻璃纤维加筋黄土在p-q-R应力空间中的屈服状态临界面表现为一平行四边形平面,建立玻璃纤维加筋黄土屈服应力临界状态面随玻璃纤维加筋长度L及纤维掺入量R的增长的关系公式:q=+aL+b+aR+cLd p。(6)黏聚力随加筋长度及纤维掺入量的增大呈对数关系增长,纤维掺入量相较于加筋长度的增大,对于黏聚力的增强提升作用更明显;建立玻璃纤维加筋黄土黏聚力与玻璃纤维掺入量、加筋长度的变化关系式:c=c_1+Ke~(-(L/M+R/N));内摩擦角虽然随着玻璃纤维掺入量及加筋长度的增长而有所增加,但是其增长幅度及增长范围极小。(7)针对研究区S型压实黄土应力应变曲线形态,采用典型的S型函数——Logistic函数对应力应变曲线进行拟合,得到研究区压实黄土在不同围压下应力应变曲线关系模型:(8)纤维的加筋效果主要取决于纤维与土体的相互作用,将纤维相对滑移函数fm、强度加筋效果系数K0引入含水率及压实度一定的压实黄土应力应变关系式中,进一步建立玻璃纤维加筋土应力应变关系式:(σ_1-σ_3)= KA_2[1-1/(1+(ε/fmε50))~p]。
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU444
【图文】：
技术路线图
局部披盖残坡积土 研究区黄土厚度随地形和下伏基岩起伏变化，呈黄色，结构致密且坚硬，垂直节理发育，土体内部含有些许的钙质结核及蜗牛壳；层间可见两层棕红色古土壤层，古土壤中含大量钙质结核和钙质斑点 为消除因外部因素所造成的干扰，需将表层浮土清除最少二十公分后方可取样（图 2.2），采用气泡膜及保险膜对取得的土样进行密封，防止土体内部水分蒸发同时减少运输过程中的震动所造成的影响（图 2.3 和图 2.4） 图 2.1 研究区航拍图 图 2.2 取样点
局部披盖残坡积土 研究区黄土厚度随地形和下伏基岩起伏变化，呈黄色，结构致密且坚硬，垂直节理发育，土体内部含有些许的钙质结核及蜗牛壳；层间可见两层棕红色古土壤层，古土壤中含大量钙质结核和钙质斑点 为消除因外部因素所造成的干扰，需将表层浮土清除最少二十公分后方可取样（图 2.2），采用气泡膜及保险膜对取得的土样进行密封，防止土体内部水分蒸发同时减少运输过程中的震动所造成的影响（图 2.3 和图 2.4） 图 2.1 研究区航拍图 图 2.2 取样点
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 陈仁朋;吴进;亓帅;王瀚霖;;高铁路基粗颗粒土水力学参数测试方法研究[J];岩土力学;2015年12期
2 赵莹莹;凌贤长;张锋;李鹏;李琼林;李岩;;纤维参数和围压对纤维加筋风沙土力学特性的影响[J];岩石力学与工程学报;2015年S2期
3 谷天峰;王家鼎;刘亚明;;循环荷载下压实黄土动强度特性研究[J];工程地质学报;2015年04期
4 刘亚明;王家鼎;谷天峰;;循环荷载下压实黄土动力特性的试验研究[J];水文地质工程地质;2015年03期
5 谢婉丽;王延寿;马中豪;葛瑞华;王家鼎;;黄土湿陷机理研究现状及发展趋势[J];现代地质;2015年02期
6 李建;唐朝生;王德银;施斌;裴向军;;基于单根纤维拉拔试验的波形纤维加筋土界面强度研究[J];岩土工程学报;2014年09期
7 梁晓波;刘海潮;;压实黄土土水特征曲线及孔隙结构分析[J];水电与新能源;2014年04期
8 李荣建;郑文;刘军定;闫蕊;邵生俊;;考虑初始结构性参数的结构性黄土边坡稳定性评价[J];岩土力学;2014年01期
9 胡长明;梅源;王雪艳;;吕梁地区压实马兰黄土变形与抗剪强度特性[J];工程力学;2013年10期
10 彭淑君;谢婉丽;马闫;王家鼎;;含水率对不同加筋方式黄土强度的影响[J];水土保持通报;2013年04期
相关会议论文 前1条
1 刘祖典;郭增玉;陈正汉;;陕西黄土的变形特性[A];中国土木工程学会第四届土力学及基础工程学术会议论文选集[C];1983年
相关博士学位论文 前3条
1 杨晶;黄土状压实填土压缩和强度特性研究[D];太原理工大学;2014年
2 赵彦旭;压实黄土增湿变形的非饱和土力学研究[D];兰州大学;2010年
3 谢婉丽;黄土地区高填方加筋土路堤变形与稳定性研究[D];西北大学;2004年
相关硕士学位论文 前3条
1 万畅;纤维加筋土强度特性研究[D];湖北工业大学;2016年
2 刘芳;玻璃纤维土的工程特性试验研究及工程应用[D];上海交通大学;2011年
3 谢婉丽;大坝应力路径条件下粗粒料的强度和变形特性的研究[D];昆明理工大学;2002年
本文编号：
2782111
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/2782111.html
