粘粒组分对黄土力学性质的影响及其微观机理试验研究

发布时间：2019-07-28 19:22

【摘要】：黄土作为一种特殊的第四纪松散沉积物,粒级组成以粉粒为主,粘粒次之。粘粒组分由于地域的不同常具较大差异。我国黄土覆盖面积达64万平方公里,区域分布上存在一定的变化规律,整体上从西北向东南粒度由粗逐渐变细,粒组中砂粒含量减少,粘粒含量增多。在不同级配条件下黄土微观结构所反映的颗粒排列、胶结程度,孔隙架构及骨架颗粒接触状态的差异,直接影响其宏观力学性状的变化,加之不同地域间由于沉积时间、应力环境等自然因素的特殊性,单纯的物理力学指标统计不足以揭示级配变化对黄土力学性质的影响机制。为研究粘粒组分对于黄土力学性质的影响机制,本文首先以延安新区粘性黄土为研究对象,利用筛分法与静水沉降法相结合的分选方式,实现了实验室内黄土试样级配的人为可控。然后,在此基础上制备了不同粘粒含量序列的黄土试样,并进行一系列室内土工试验,获得了其在不同荷载情况下的力学参数。通过开展室内快剪试验,分析了不同含水率条件下,试样承受剪切作用时粘粒对抗剪强度参数的影响规律;通过开展室内有侧限一维固结试验,分析了不同含水率条件下,试样在压缩过程中粘粒对固结参数的影响规律;通过开展固结不排水动三轴试验,分析了不同围压条件下,试样在承受动荷载时粘粒对动力特性参数的影响规律。最后,利用扫描电镜观察不同粘粒含量黄土试样的颗粒接触、孔隙架构等微观结构特征,并结合试验结果探讨了粘粒组分对黄土力学性质的影响机制。
【图文】：

崩塌地点处于吕梁山脉西坡，属于黄土侵蚀地貌，崩塌体积约为 2.5 万立方米（图1.1），发生灾害的主要原因为黄土体结构松散，节理发育，利于雨雪渗入[4]。2011 年 9月 17 日，陕西省西安市霸桥区石家道村白鹿源北坡发生特大黄土滑坡灾害，灾害规模达 2.4×105m3（图 1.2），共造成 32 人死亡、5 人受伤，直接经济损失 5200 万元[5]，发生灾害的主要原因为滑坡体垂直节理发育，上部马兰黄土土质疏松，易于雨水渗入，在强降雨作用下容易产生失稳滑动。因此，要准确认识我国黄土工程地质问题，掌

粘粒组分对黄土力学性质的影响及其微观机理试验研究

图 1.1 吕梁市中阳县张子山乡黄土崩塌图 1.2 霸桥区石家道村白鹿源北坡黄土滑坡1.2 选题依据黄土颗粒组成直接影响土体微观结构，从而改变其物理力学性质。国内外学者对黄土颗粒及其微观结构曾做过大量的研究工作。在陕北黄土高原，自 20 世纪 50 年代，我国学者先后对该地区黄土颗粒组分作了全面的测试、统计工作，黄土颗粒由西北向东南粒度逐渐变细的区域分布特征已经被许多学者认可。其中延安地区粘性黄土，砂粒含量较少，，粘粒含量较多，因此粘粒中的粘土矿物、碳酸盐等组分密切影响着黄土的胶结作用、承载强度、亲水性质等物理力学性质。自 2012 年 4 月，延安开始实施以中疏外扩，上山建城为发展战略的造城运动，通过削山、填沟、造地、建城的方式建造了一个两倍于旧城区的新城[6]，在湿陷性黄土场地进行如此规模巨大的岩土工程建设也潜藏了许多工程地质问题。在工程建设过程中，高填方边坡的稳定性、湿陷性黄土的不均匀沉降、动力荷载的黄土响应机制都在各方面制约着生产实践的开展，而这些潜
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU444

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