泾阳南塬黄土残余强度特性研究

发布时间：2020-10-28 08:08

　　 中国黄土高原地质条件脆弱,环境恶劣,导致黄土地质灾害频繁发生,而黄土滑坡是黄土地区最严重的地质灾害之一。自1976年引水灌溉以来,陕西泾阳南塬黄土滑坡频繁发生,已经成为了陕西典型的黄土滑坡高发区。由于黄土特殊的结构和水敏性,导致黄土遇水后强度发生大幅度的减低。土体的破坏通常是剪切破坏,故抗剪强度成为了土体最重要的力学参数之一。本文以陕西泾阳南塬Q2黄土为研究对象,通过高精度环剪仪对重塑黄土进行试验,分析剪切带上应力的变化情况。并在试验基础上,通过电镜SEM扫描和颗分试验对剪切带上土体颗粒破碎、定向排列、孔隙水运移以及变形局部发展等状况进行定量分析,探讨重塑黄土残余强度在不同法向应力、先期固结压力、剪切速率和含水率下的变化规律以及其对剪切带微观特征的影响。同时采用数值模拟手段反演了环剪试验中的土体剪切过程,对不同含水率下的重塑黄土微观参数进行了标定,并且在此基础上进一步测试了不同法向应力和剪切速率对于土体残余强度的影响。本文主要成果包括以下几个方面:(1)不同剪切速率下重塑黄土所达到的稳定残余强度基本相同,其强度变化范围在1%~5%之间。当含水率较低时,不同剪切速率下的重塑黄土剪应力变化趋势基本相同。而当重塑黄土含水率较高时,不同剪切速率下重塑黄土所达到的峰值强度有所不同,其峰值强度随剪切速率的增大而增大,并且在剪切速率较高时重塑黄土出现应变软化现象,而当剪切速率较低时,剪应力由峰值强度直接达到稳定残余强度。(2)不同先期固结压力下的重塑黄土,随着先期固结压力的增加,土体的峰值强度有所增大,其应变软化特性也表现的更加明显,但是其残余强度基本相同,最终残余强度取值只与当时所处的应力状态有关。(3)不同法向应力下,重塑黄土所达到的稳定残余强度与法向应力近似呈线性关系。剪切过程中剪切带上的土体颗粒会有很轻微的破碎情况,其微观参数的改变主要表现在:剪切作用前后,颗粒面积比、定向程度和丰度都会有所增加。同时,随着法向应力的增大,颗粒面积比也会增大。至于颗粒的定向排列程度在低法向应力下会随法向应力的增加而提高,而在高法向应力下基本相同。(4)在同一法向应力下,重塑黄土的残余强度随含水率增加而降低,但不同法向应力下的降低程度略有不同。随着含水率的增大,重塑黄土达到残余强度时的残余粘聚力先增大后减小。残余内摩擦角则随含水率的增大而减小,但是其变化范围远远小于残余粘聚力的变化。(5)在利用颗粒流程序PFC对环剪试验进行模拟时,通过标定参数后可以获取不同法向应力下的残余强度随法向应力的增大而线性增大。但与实际环剪试验相比,模拟结果中土体的竖向沉降小于实际环剪试验中土体的竖向沉降。(6)不同含水率下环剪试验所标定出的模型土体的微观参数有所区别,刚度比k_n/k_s基本相同,其摩擦系数随含水率的增大有所减小。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P642.131
【部分图文】：

第一章 绪论第一章 绪论研究背景和选题依据黄土作为一种特殊的结构性土，具有疏松多孔、弱胶结的特性，其颜色主要有灰和棕红色，构造上以垂直节理为主，无层理。我国拥有世界上地层最全、分布最最大的黄土沉积[1]。如图 1.1 所示，我国黄土分布主要集中在黄河中上游的陕以及山西和河南的中央黄土高原。另外，在东北、新疆和江苏等地方有零星面积约 63 万平方公里，占我国陆地总面积的 6.63%[2,3]。

技术路线图

第二章 试验土样、装置及试验方案第二章 试验土样、装置及试验方案2.1 试验土样为了获取黄土残余强度的变化规律，从黄土地区的典型滑坡上选取试验所用土样对进行研究和分析具有十分重要的意义。本次室内环剪试验中，所使用的黄土试样来自陕西泾阳南塬庙店滑坡（如图 2.1），代表着一种广泛发生在黄土地区的滑坡灾害。
【参考文献】

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本文编号：2859825