非饱和重塑黄土三轴剪切试验研究

发布时间：2017-07-21 03:20

  本文关键词：非饱和重塑黄土三轴剪切试验研究

  更多相关文章： 重塑黄土 土水特征曲线 非饱和土三轴试验 等吸力 强度

【摘要】：伊犁河谷地处我国新疆西北部,特殊的地质和地貌特征使得这里分布的黄土与黄土高原黄土有明显的区别,更表现为较纯粹的风积黄土特性。新疆土地面积广阔而降雨量稀少,灌溉用水主要依赖高山区融雪水,因此,渠道工程的建设在新疆显得尤为重要。渠道工程高填方土体在很多情况下处于非饱和状态,但是经典的土力学理论都是将土看成饱和的二相体,而非饱和状态下的黄土因土颗粒之间不仅含有孔隙水,还含有孔隙气,存在基质吸力,进而表现出不同于饱和黄土的强度及变形性质,因此研究在非饱和状态下的黄土强度特性,获得非饱和土体强度参数与应力应变关系是进行渠道高填方边坡稳定分析的基础。本文针对渠道建设中遇到的非饱和黄土渠道高填方边坡问题,采用室内试验,研究重塑黄土的土水特征曲线,得出不同体积含水率对应的吸力值,利用FSY30型应力应变控制式非饱和土三轴仪进行非饱和土等吸力三轴剪切试验,研究重塑黄土在不同吸力、固结围压下的应力应变关系曲线的特征、抗剪强度参数的变化,得出了以下成果:(1)土样的体积含水率随着基质吸力的增大而减小,土水特征曲线分为三个阶段,即缓变段、陡变段和残余段;试验得出进气值AVE=2.20kPa,残余体积含水率θ_r=0.21,中段切线斜率l=-246.3,饱和体积含水率θ_a=0.54。(2)在非饱和土等吸力三轴试验中,不同围压、饱和度和密度的试样的应力应变关系曲线皆为硬化性,均无峰值出现,土样随着围压的增大的破坏形式由均匀压密破坏变成鼓胀破坏。(3)在基质吸力相同的情况下,土样的摩擦角随着饱和度的增加而减小,凝聚力则随着饱和度的增加而逐渐增加;增大基质吸力能够提高土的凝聚力,而对土摩擦角的影响并不明显。(4)凝聚力与含水率关系曲线在相同基质吸力与密度情况下呈二次抛物线关系,小密度试样的凝聚力随含水率的增大表现为先减小后增大的趋势;大密度的试样则表现为先增大后减小。基质吸力的不同影响凝聚力值的大小。(5)摩擦角与含水率关系曲线在相同基质吸力与密度情况下呈二次抛物线关系。相同密度的试样,其摩擦角的变化随着含水率的增大表现的并不明显,变化幅度不大;随着基质吸力的增大,试样摩擦角对含水率的变化敏感度降低。(6)由非饱和土三轴剪切试验得到的非饱和黄土强度参数bf值随饱和度的变化范围为8.81°~11.59°,平均值为10.04°。论文成果将为伊犁渠道工程的建设提供借鉴,为强度理论的完善提供基本数据和参数资料,为高填方边坡稳定性评价提供数据参考。
【关键词】：重塑黄土 土水特征曲线 非饱和土三轴试验 等吸力 强度
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU444;TU411.7
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 国内外研究概况11-15
• 1.2.1 土-水特征曲线研究12-13
• 1.2.2 非饱和土抗剪强度研究13-15
• 1.3 选题背景及依据15-16
• 1.4 研究目的与意义16
• 1.5 主要研究内容16-17
• 第二章 试验研究方案及方法17-22
• 2.1 土样的基本物理性质17-19
• 2.1.1 天然含水率17
• 2.1.2 相对密度17
• 2.1.3 颗粒分析17-18
• 2.1.4 界限含水率18
• 2.1.5 最大干密度与最优含水率18-19
• 2.2 试验原理19-21
• 2.2.1 土-水特征曲线试验研究19-20
• 2.2.2 非饱和土三轴试验研究20-21
• 2.3 试验仪器与调试21-22
• 第三章 土水特征曲线试验22-28
• 3.1 试验仪器的组成23-25
• 3.1.1 仪器的基本组成23-24
• 3.1.2 系统工作原理24
• 3.1.3 离心机主要性能指标24-25
• 3.2 试验方法25
• 3.3 试验方案25
• 3.3.1 试验目的25
• 3.3.2 试验方案25
• 3.4 试验步骤25-26
• 3.5 试验结果与分析26-27
• 3.6 本章小结27-28
• 第四章 三轴剪切试验28-50
• 4.1 试验仪器的组成28-29
• 4.1.1 仪器的基本组成28-29
• 4.1.2 系统工作原理29
• 4.1.3 非饱和土三轴仪主要性能指标29
• 4.2 试验方法29-30
• 4.3 试验方案30-31
• 4.3.1 试验目的30
• 4.3.2 试验方案30-31
• 4.4 试验步骤31-32
• 4.4.1 土样的制备31
• 4.4.2 饱和陶土板31-32
• 4.4.3 装样32
• 4.4.4 量测试样初始孔隙水压力32
• 4.4.5 固结32
• 4.4.6 剪切32
• 4.5 试验结果与分析32-46
• 4.5.1 应力应变曲线32-34
• 4.5.2 摩尔-库仑破坏包线34-36
• 4.5.3 p-q平面包络线36-40
• 4.5.4 摩擦角与凝聚力40-41
• 4.5.5 凝聚力与含水率关系41-43
• 4.5.6 摩擦角与含水率关系43-44
• 4.5.7 凝聚力与饱和度关系44-45
• 4.5.8 摩擦角与饱和度关系45-46
• 4.6 φ~b值46-48
• 4.7 本章小结48-50
• 第五章 结论与展望50-52
• 5.1 结论50
• 5.2 展望50-52
• 参考文献52-54
• 致谢54-55
• 作者简介55

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本文编号：571246