土石混合介质堆积体力学特性的试验研究

发布时间：2017-05-15 16:10

  本文关键词：土石混合介质堆积体力学特性的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于土石混合介质堆积体边坡物质组成和结构的复杂多变性,其变形和稳定性成为工程建设中极为关注和急待解决的问题之一。本文以三峡库区一典型土石堆积体边坡为例,基于现场调查和取样,通过室内大型直剪试验,研究不同含水率、密实度以及含石量情况下堆积体抗剪强度的变化规律,通过PFC2D建立细观结构模型,分析含石量对土石混合体特性的影响。研究成果不仅为堆积体变形和稳定分析提供基础资料,也为类似工程建设中遇到的堆积体边坡问题提供一定的参考。论文主要内容及研究成果如下:1、通过室内大型直剪试验,分别进行了三个典型含石量(30%、60%、80%)下不同含水量(8%、12%、16%)的直剪试验、一定含水量条件下不同密实度(1.8、2.0、2.2)的直剪试验和特定含水量条件下不同含石量(10%、30%、40%...80%)的直剪试验。通过试验可以得到应力-应变曲线,黏聚力、摩擦角值以及黏聚力、摩擦角值随含水量、密实度、含石量变化的关系曲线和应力-应变拟合关系式等。2、试验结果分析得到含水率、密实度和含石量对土石混合堆积体强度特性的影响:(1)含水率对三种典型含石量试样的抗剪强度影响大小依次为30%60%80%;(2)粘聚力和摩擦角随干密度的增大而增大,且黏聚力较摩擦角变大趋势更明显;(3)黏聚力和摩擦角均随块石含量的增加而增大,且当试样含石量高于70%后,抗剪强度急剧增大。3、试验得到的应力-应变曲线类型均为应变硬化型,应用指数模型对剪应力-应变关系曲线进行拟合,得到整体稳定型的曲线类型,即剪位移达到某一值后剪应力不再有大幅度变化,呈应变硬化现象,指数模型的拟合效果均较理想,可以很好地将应变硬化现象在剪切过程中反应出来。4、采用离散颗粒流PFC2D软件,对不同含石量(0%、10%、20%...100%)试样建立微观模型,得到试样内部颗粒的接触力视点图,结合室内试验,从微观结构分析阐述含石量对土石混合介质特性的影响。
【关键词】：土石混合介质堆积体 抗剪强度 大型直剪试验 含水率 密实度 含石量
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.1.1 选题背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 含石量对土石混合介质强度特性的研究10-11
• 1.2.2 含水量对土石混合介质强度特性的研究11-12
• 1.2.3 密实度对土石混合介质影响的研究12
• 1.2.4 细观结构及数值模拟软件的研究12-14
• 1.3 研究内容与技术路线14-17
• 1.3.1 研究内容14-15
• 1.3.2 技术路线15-17
• 2 土石混合介质的基本物理力学特性17-21
• 2.1 现场调查及取样17-18
• 2.2 土石混合介质的基本物理性质18-19
• 2.2.1 天然颗粒级配19
• 2.3 本章小结19-21
• 3 土石混合介质的抗剪强度试验研究21-45
• 3.1 试验仪器21-23
• 3.2 设备操作23-25
• 3.2.1 试样制备23-24
• 3.2.2 试验步骤24-25
• 3.3 含水量对土石混合介质堆积体抗剪强度的影响25-35
• 3.3.1 试验目的25
• 3.3.2 试验方案25-27
• 3.3.3 试验结果分析27-33
• 3.3.4 应力应变曲线拟合及公式33-35
• 3.4 密实度对土石混合介质堆积体抗剪强度的影响35-42
• 3.4.1 试验目的35-36
• 3.4.2 试验方案36-37
• 3.4.3 试验结果分析37-40
• 3.4.4 应力应变曲线拟合及公式40-42
• 3.5 本章小结42-45
• 4 含石量对土石混合体强度特性的影响45-61
• 4.1 含石量对土石混合介质堆积体抗剪强度的影响45-54
• 4.1.1 试验目的45
• 4.1.2 试验方案45-47
• 4.1.3 试验结果分析47-53
• 4.1.4 应力应变曲线拟合及公式53-54
• 4.2 不同含石量时土石混合介质的细观结构特征54-58
• 4.3 本章小结58-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文63-65
• 致谢65-67
• 参考文献67-69

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