地震荷载作用的扰动对黄土应力应变关系及强度参数的影响研究
本文关键词: 滑坡 地震动参数 非饱和三轴试验 黄土损伤 强度参数 出处:《西安建筑科技大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着西部大开发的深入,黄土高原近年来基建规模逐步扩大,再加上农业灌溉和降雨及地震等因素的影响,黄土滑坡发生频次有增无减。地震造成边坡岩土体损伤、松动、开裂,在震后降雨等因素作用下极易产生新的滑坡,这已经被2008年5.12汶川地震后地震灾区滑坡、崩塌、泥石流等灾害频发的现象所证实。黄土高原的很多地区都处在高烈度地震设防区,历史上也发生过陕西华县地震和宁夏海原地震等强烈地震。因此研究黄土在受到振动荷载扰动后强度和变形性能的损伤劣化规律,对分析震后次生黄土滑坡灾害危险性以及采取相应防灾减灾措施至关重要。本文以西安地区原状黄土为试验对象,利用小型振动台模拟简化的循环竖向地震荷载作用对原装黄土进行扰动试验,并在前人所做成果的基础上,进行理论分析和试验研究,取得了一些具有理论参考价值和实际应用意义的成果。针对原状黄土颗粒的胶结作用和大孔隙结构,在循环荷载作用下很容易发生结构性破坏而使强度下降的特点。通过小型振动台循环荷载模拟地震荷载作用,对扰动频率、位移幅值、振动持时在控制其中两个参数不变的前提下分别对另外一个参数进行变化控制,并通过非饱和三轴试验对所得到不同扰动状态下黄土的应力—应变关系、应变—体变关系、基质吸力以及抗剪强度指标的变化进行了研究,探讨了扰动参数对黄土强度和变形的影响及其之间的联系。试验结果表明扰动频率、位移幅值和振动持时的变化对黄土结构的损伤都有不同程度的影响,并表现出不同的影响规律:(1)随扰动参数数值的增加,初始吸力和剪切结束时最终吸力都会会随之减少;(2)扰动参数对土样破坏后的的应力—应变关系及土样的残余强度影响很小;(3)频率的变化对黄土粘聚力、屈服应变的影响规律呈幂函数形式,对偏应力峰值的影响规律呈对数形式,对内摩擦角的影响呈现出线性的变化趋势;(4)幅值的变化对黄土偏应力峰值的影响规律呈对数形式,对屈服应变、粘聚力内及内摩擦角的影响规律呈幂函数形式;(5)持时的变化对黄土应力—应变关系及强度参数的影响均呈现出线性变化趋势。本文的内容为深入研究地震动参数对黄土力学特性的影响规律及今后宏观分析灾后次生灾害的安全性以及斜坡稳定性提供参考依据。
[Abstract]:With the development of the western region, the scale of the infrastructure in the Loess Plateau has been gradually expanded in recent years, which is also affected by the factors of agricultural irrigation, rainfall, earthquake and so on. The occurrence frequency of loess landslide increases unabated. Earthquake causes slope rock and soil mass damage, loosening, cracking, and easy to produce new landslide under the action of post-earthquake rainfall and other factors. This has been confirmed by the earthquake disaster areas such as landslides, landslides, debris flows and other frequent phenomena after the May 12 Wenchuan earthquake on 2008. Many areas of the Loess Plateau are in high-intensity earthquake fortification areas. There have been strong earthquakes such as Huaxian earthquake in Shaanxi and Haiyuan earthquake in Ningxia in history. Therefore, the damage and deterioration law of loess strength and deformation performance after vibration load disturbance has been studied. It is very important to analyze the hazard of post-earthquake secondary loess landslide and to take corresponding measures for disaster prevention and mitigation. In this paper, the original loess in Xi'an area is taken as the test object. The small shaking table is used to simulate the simplified cyclic vertical seismic load on the original loess disturbance test, and on the basis of the previous work, theoretical analysis and experimental research are carried out. Some achievements with theoretical reference value and practical application significance have been obtained, aiming at cementation and macroporous structure of undisturbed loess particles. It is easy to cause structural damage and reduce the strength under cyclic load. The cyclic load of small shaking table is used to simulate the earthquake load to the disturbance frequency and displacement amplitude. Under the premise of controlling two of the parameters, the variation of the other parameter is controlled, and the stress-strain relationship of loess under different disturbance states is obtained by unsaturated triaxial test. The relationship between strain and body deformation, matrix suction and shear strength are studied, and the influence of disturbance parameters on the strength and deformation of loess is discussed. The experimental results show the disturbance frequency. The changes of displacement amplitude and vibration duration have different degrees of influence on the damage of loess structure, and show different influence law: 1) with the increase of disturbance parameter value. Both the initial suction and the final suction at the end of shear will decrease; 2) disturbance parameters have little effect on the stress-strain relationship and residual strength of soil samples after failure; (3) the influence of frequency on the cohesion and yield strain of loess is in the form of power function, the law of influence on the peak value of deviant stress is logarithmic, and the influence on the angle of internal friction is linear. (4) the effect of amplitude on the peak stress of loess is logarithmic, and on yield strain, cohesive force and angle of internal friction is power function. 5). The influence of duration of time on the stress-strain relationship and strength parameters of loess shows a linear change trend. The content of this paper is to deeply study the influence of ground motion parameters on the mechanical properties of loess and to analyze the post-disaster macroscopically in the future. The safety of secondary disasters and slope stability provide reference basis.
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU435;TU444
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,本文编号:1452197
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