杂色粘土微裂隙发育机理研究

发布时间：2023-03-27 04:39

　　山西沁水盆地上第三系杂色粘土是一种特殊的中等膨胀土,在黄土-第三系粘土层界面第三系粘性土失水开裂,为雨水入渗提供优势通道,遇水软化,在开挖卸荷、堆填加载和水动力作用的影响,该地层的边坡稳定性差,黄土与杂色粘土的不整合接触面发生多处滑塌,在高铁建设过程中造成较大影响,将来对高铁的安全运行具有潜在风险。因此研究该类杂色粘土裂缝开裂及发育机理对防治滑坡灾害具有重要意义。(1)对第三系杂色粘土通过干湿循环试验和不同速率蒸发完整的揭示了该类杂色粘土开裂与含水率、蒸发作用之间的关系,其中黄绿色粘土含有较多蒙脱石与伊利石,失水体积变形大,最易开裂,灰绿色粘土次之,灰黑色粘土中有机质含量高失水基本不产生裂缝;(2)通过图像阈值分割处理提取裂缝,直观展示了裂缝的形态特征,定量计算裂缝宽度、长度与面积变化;对不同含水率灰绿色粘土进行CT扫描,利用深度学习等图像处理技术得到土体内部微裂隙三维形态特征,研究发现原生裂缝虽然微小但是控制后续裂缝扩张的主要因素,在失水干缩过程中贯通形成主裂缝,次生裂缝普遍较为微小,裂缝宽度与长度均小于原生裂缝,可作为下一次开裂的“开裂核”;(3)通过自研土体单轴拉伸仪试验得到不同...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究现状
    1.3 研究意义及主要工作
第二章 研究区工程地质特征
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地理位置与气候条件
        2.1.2 水文条件
        2.1.3 地层岩性
        2.1.4 区域构造
    2.2 研究区边坡滑塌情况
    2.3 杂色粘土基本物理力学性质
        2.3.1 杂色粘土密度、干密度及含水率试验
        2.3.2 杂色粘土粒径级配实验
        2.3.3 界限含水率
        2.3.4 杂色粘土自由膨胀率试验
        2.3.5 灰黑色粘土有机质含量测定
    2.4 杂色粘土矿物成分组成
    2.5 杂色粘土显微结构
第三章 杂色粘土表面裂隙特征
    3.1 试验方案
        3.1.1 干湿循环试验
        3.1.2 强蒸发速率下粘土开裂试验
    3.2 杂色粘土表面裂缝的形成与特征
        3.2.1 干湿循环下杂色粘土表面裂缝的产生与扩张
        3.2.2 强蒸发速率下杂色粘土表面裂缝特征
    3.3 杂色粘土表面裂缝定量化研究
第四章 粘土内部裂隙微结构特征
    4.1 CT扫描实验
        4.1.1 三维可视化研究的发展
        4.1.2 CT扫描实验方案
        4.1.3 CT扫描结果
    4.2 CT图像信息处理
        4.2.1 灰度图像阈值分割
        4.2.2 深度学习裂缝三维重建
    4.3 裂缝特征及体积变化
        4.3.1 天然-原生裂缝
        4.3.2 失水-次生裂缝
第五章 杂色粘土开裂机理研究
    5.1 抗剪强度指标变化
        5.1.1 干湿循环对抗剪强度影响
        5.1.2 水作用下杂色粘土力学特征
    5.2 杂色粘土抗拉强度研究
        5.2.1 单轴拉伸实验方案
        5.2.2 土体单轴拉伸
        5.2.3 单轴拉伸试验结果
        5.2.4 粘聚力与土体单轴拉伸强度的关系
    5.3 基质吸力与抗拉强度的关系
        5.3.1 杂色粘土土水特征曲线
        5.3.2 基质吸力与抗拉强度的关系
第六章 结论
参考文献
致谢



本文编号：3772410