三趾马红土失水收缩特征及裂缝演化规律研究

发布时间：2020-11-01 04:48

　　 我国西北黄土底部广泛分布有一套红色地层--三趾马红土。有研究表明,三趾马红土具有良好的隔水条件,在极端暴雨、干旱或地下水位往复抬升的作用下,土体极易形成层间软弱带,发生强度衰减、蠕滑变形,诱发一些大型黄土滑坡沿着三趾马红土顶部滑动。此外,由于三趾马红土富含蒙脱石、伊利石和高岭石等黏土矿物,具有吸水膨胀、失水收缩的特点。而我国西北地区的公路、铁路、水利、建筑和煤炭资源开发等工程地质活动不可避免的穿越三趾马红土地层。开挖后的三趾马红土暴露于空气,含水率逐渐降低,产生失水收缩开裂,从而对隧洞、边坡和大型(填)构筑物的稳定和安全造成影响。因此本文以三趾马红土为研究对象,开展不同初始含水率、干密度和环境温度下三趾马红土试样的脱湿试验,收缩试验和裂缝演化定量分析试验,分析其失水规律、收缩规律和裂缝演化规律,对涉及三趾马红土和其他黏性土的工程建设具有重要意义。论文主要得出如下结论:(1)三趾马红土的脱湿特征:试样失水曲线均呈现明显的三个阶段:快速失水期、减速失水期和残余失水期。试样失水曲线受初始含水率、干密度、环境温度影响显著,初始含水率越大、干密度越小、环境温度越高,试样失水速率相对越快,失水过程越剧烈。(2)三趾马红土的收缩特征:试样收缩曲线均呈现明显的四个阶段:快速收缩阶段、减速收缩阶段、残余收缩阶段和零收缩阶段。试样收缩曲线受初始含水率、干密度和环境温度影响显著,初始含水率越大、干密度越小、环境温度越高,其收缩过程越剧烈,收缩结束后,收缩应变也相应越大。三趾马红土试样的初始含水率每升高1.5%,最终收缩应变增大约0.2倍;干密度每增大0.05g.cm~(-3),最终收缩应变减小约0.10倍;环境温度每升高10℃,试样最终收缩应变增大约0.21倍。试样最终收缩应变与初始含水率、干密度和环境温度均呈良好的线性关系。(3)三趾马红土裂缝演化规律:试样裂缝演化规律与传统规律(裂缝面积、平均宽度在干燥过程中始终增长,最终趋于稳定)有所不同,表现为试样裂缝在干燥中期出现收缩现象,呈现裂缝的“自愈”性。随后提出了“裂块”理论深入分析了此现象的产生机理。最后引入愈合度概念,研究了不同初始含水率试样裂缝的愈合效果,得出结论:初始含水率对试样裂缝愈合度影响显著,初始含水率越低,试样裂缝越早发生愈合且最终愈合度越大。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P642.22;P642.132
【部分图文】：

某地区黄土剖面（据文宝萍，1997）

天然三趾马红土失水干缩裂隙

黏性土干裂典型网络
【参考文献】

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本文编号：2865035