三轴应力条件下增湿时原状黄土的力学特性及土水特征

发布时间：2020-10-08 16:56

　　 黄土具有较强水敏性,围绕水敏性研究黄土在增湿、加荷的不同变化下的变形发展与强度变化特性及其水气渗透特性,并使这些研究与现代非饱和土力学的发展相结合,对寻求黄土土力学的理论支撑、解决黄土工程问题具有重要的理论意义与实际价值。鉴于此,本文对非饱和原状黄土进行了控制吸力的固结排水三轴剪切试验、常三轴应力分级增湿试验及三轴应力条件下渗气试验,对比分析了常吸力加荷与常应力增湿两种条件下原状黄土的变形、强度及屈服特性;探究了常应力增湿条件下原状黄土的土水特征与水气渗透特性。主要的研究工作与成果如下所述。(1)基于控制吸力固结排水三轴剪切试验,分析了吸力对原状黄土等向压缩特性与屈服特性的影响,得到了吸力与压缩性指标(弹性指数、压缩指数、屈服应力)之间的关系;分析了吸力对应力-应变及临界状态特性的影响,得到了原状黄土的抗剪强度参数与吸力之间的关系;分析了等向压缩与三轴剪切过程中饱和度的变化特性,揭示了三轴应力对土水特征的影响。(2)基于常三轴应力分级增湿试验,分析了三轴应力条件下分级增湿时应变与吸力之间关系,探讨了三轴应力对原状黄土屈服与强度特性的影响,揭示原状黄土水敏性体现出的湿压和湿剪特性;分析了饱和原状黄土两种力水路径下的应力应变及临界状态特性,探讨了力水路径对饱和原状黄土临界状态的影响;得到了三轴应力条件下描述以饱和度与吸力关系表征的土水特征修正V-G模型,探讨了力水路径对饱和原状黄土临界状态特性的影响;揭示了三轴应力对渗水系数与吸力及饱和度关系皆有明显的影响,而其对相对渗水系数与吸力比及饱和度关系的影响皆很小,且可近似用同一增湿渗水函数描述。(3)基于三轴应力条件下渗气试验,提出了直接考虑含水率及三轴应力影响的渗气函数,揭示了三轴应力对渗气系数与饱和度及体积含气率关系皆有较大的影响,而其对相对渗气系数与饱和度及相对体积含气率关系的影响皆很小,且可用间接考虑应力与湿度影响的同一渗气函数进行描述;揭示了三轴应力对渗水渗气系数之比与饱和度关系的影响较小,可近似用同一指数函数来描述。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU444
【部分图文】：

西安理工大学硕士学位论文上顶帽及排水管相通。增湿时，施加渗水压力值大于试样内施加的气压值 5kPa，增湿水量根据传感器进行控制。（4）量测与压力控制系统体变量及排水量由差压传感器量测变化，差压传感器位于控制柜内。轴向位移由固定在活塞杆的轴向位移传感器量测，孔隙水压力的变化由孔隙水压传感器量测变化，并与陶土板下的螺旋槽连通。（5）计算机采集系统计算机采集系统可以对整个试验过程中轴力、变形、孔隙水压、体变管、排水管的变化进行记录，且可以设置记录的时间间隔，并通过采集系统保存在 Excel 中，可以绘制出时程曲线。

图 2-2 三轴渗气仪Fig.2-2 Triaxial apparatus for gas permeability（1）轴向加载装置通过调节调压阀对气压缸施加气压，气压带动气压缸对传力轴施加轴向力，轴向由施加气压力大小决定。在试验前应量测出气压力值与量力环之间的对应关系轴向力的大小来确定出施加的气压力值。（2）体变量测系统体变量测由双管体变装置量测，由有机玻璃筒和碱式滴定管组成，滴定管上部与筒相通，连接施加围压气压力管，下部连接内压力室。通过施加围压记录每级压管的水量变化，除去不同压力下的系统体变即为试样体变。（3）渗气量测装置渗气流速量测装置为电子皂膜流量计，电子皂膜流量计接口与试样出气口相连一定渗气压力，气体流过试样进入皂膜流量计中，玻璃管中的皂膜依次通过上下传感器，根据皂膜通过传感器的时间间隔来计算出渗气速度。 试验步骤及注意事项

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本文编号：2832501