压实非饱和黄土增湿变形与强度特性的试验研究

发布时间：2020-05-15 19:07

【摘要】：随着我国西部大开发战略及“一带一路”建设的深入实施,隧道工程的建设更多的穿越黄土地层。本文依托“蒙西-华中”铁路在陕西榆林靖边县项目段遇到的工程问题,即在黄土隧道开挖施工过程中遇到地下水,使得原本具有较高强度的黄土发生湿陷变形,引起了隧道初期支护变形开裂及掌子面塌陷,严重影响黄土隧道施工安全。针对该工程中遇到的黄土增湿变形与强度问题,对取自工程现场的黄土土样压实重塑后,开展了相关的试验研究,取得以下创新性成果:(1)开展了全吸力范围内黄土的土-水特征曲线试验研究。控制土样的初始含水率与干密度,采用压力板仪与饱和盐溶液法分别测定中低吸力段与高吸力段的持水特性;平行的开展了压实黄土在干燥路径下的收缩试验。试验结果表明,压力板仪和饱和盐溶液法所测定的数据点,变化趋势具有较好的一致性;土样干密度大的试样,在相同的吸力条件下,对应的饱和度更高,干密度较高的土样其持水能力更强;收缩变形对土-水特征曲线具有较为明显的影响。(2)系统开展了不同应力条件下压实黄土增湿变形的试验研究。控制土样的初始含水率与干密度,基于非饱和土三轴仪,在等向压缩条件下,开展了不同干密度黄土试样在不同应力条件下的增湿试验,获取了试样在增湿过程中的体积变形,分析了应力状态与干密度对增湿变形的影响。试验结果表明,在不同应力状态下,最大的湿化体应变与围压呈正相关;相同干密度条件下,围压越大,湿化体应变越大;干密度越大,最大湿化体应变减少。在不同的应力比条件下,分别开展了应力路径为“加载-增湿”与“卸载-增湿”两类试验,分析了应力比、围压以及水-力路径对增湿变形的影响。试验结果表明,应力比对土样的体变行为有约束作用,较小的应力比条件下,土样发生体积膨胀;而在较大的应力比条件下,在围压大于屈服应力后,增湿使土样产生体积收缩;先期为加载路径的试样,其增湿剪应变的变化速率小于先期为卸载路径的试样;试样增湿后孔隙比变化趋势,随着应力比的增大,最终趋于一致。(3)开展了含水率对压实黄土抗剪强度的影响的试验研究。结合测定的土-水特征曲线与增湿试验基础上的开展的CD剪切试验,基于前人的抗剪强度理论,对比分析了不同吸附强度公式对不同含水率UU剪切试验结果的预测效果,选择了与试验结果更为一致的吸附强度预测公式,建立了压实黄土预测不同含水率抗剪强度的实用化公式。
【图文】：

图１－１典型的ＳＷＣＣ曲线示意图［Ｉ０］逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ｓｏｉｌ邋ｗａｔｅｒ邋ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ邋ｃｕｒｖｅ［，，０１逡逑

图１－２控制吸力的非饱和土固结仪ｌ３３］逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｓｕｃｔｉｏｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ邋ｏｅｄｏｍｅｔｒｉｃ邋ｃｅｌｌ＊３３１逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU444

【参考文献】

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本文编号：2665500