干湿循环下黄土的强度及微结构变化机理研究

发布时间：2020-12-13 10:51

　　我国西北黄土高原地区分布着大面积的黄土,由于干旱少雨和气候周期性的变化,黄土总是在降雨和蒸发的干湿循环作用下,处于饱和和非饱和的交替变动状态,因此其物理力学性质也是一个动态的变化过程。黄土经多次干湿循环作用后,总体表现出强度降低和变形增大的特点,这对黄土地区的建筑物地基、道路边坡和路堤工程的长期稳定性有重要影响,因此研究干湿循环作用下黄土的强度与微结构的变化具有重要的理论和实际意义。本文以洛川浅层黄土为研究对象,通过室内物理力学试验和微观结构分析,研究了干湿循环下不同含水率黄土的单轴抗拉强度、无侧限抗压强度和三轴抗剪强度以及其微观结构的变化规律,并分析了微观结构特征与黄土宏观强度的关系,最后探讨了黄土的强度公式。主要研究成果如下:(1)通过单轴拉伸试验,分析了含水率和干湿循环次数对原状和重塑黄土抗拉强度的影响,建立了原状和重塑黄土抗拉强度与含水率和干湿循环次数的关系;研究了干湿循环下原状和重塑黄土抗拉强度的衰减规律和力学机制,认为干湿循环作用打破了原状黄土的加固粘聚力,造成其结构强度丧失,致使干湿循环后的原状黄土具有了与重塑黄土相类似的力学性质。(2)开展了无侧限抗压强度试验,研究了干... 

【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：140 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 土的强度研究现状
        1.2.1 土的抗拉强度研究现状
        1.2.2 土的无侧限抗压强度研究现状
        1.2.3 土的抗剪强度研究现状
    1.3 黄土微结构的研究现状
        1.3.1 土体微结构的研究现状
        1.3.2 黄土微结构的研究现状
    1.4 当前黄土的研究存在的问题
    1.5 本文研究内容及创新点
        1.5.1 本文的主要内容
        1.5.2 本文的创新点
    1.6 本文的技术路线
第二章 干湿循环下黄土抗拉强度特性
    2.1 黄土抗拉强度试验研究
        2.1.1 试验土样
        2.1.2 试样尺寸和制备
        2.1.3 试验仪器和试验方法
        2.1.4 干湿循环试验方案
    2.2 黄土抗拉强度结果分析
        2.2.1 黄土抗拉应力应变曲线
        2.2.2 含水率对黄土抗拉强度的影响
        2.2.3 干湿循环次数对黄土抗拉强度的影响
    2.3 黄土的抗拉强度衰减力学机制分析
        2.3.1 原状和重塑黄土的抗拉衰减值分析
        2.3.2 黄土的抗拉结构强度分析
        2.3.3 黄土抗拉强度衰减值与抗拉结构强度关系
    2.4 小结
第三章 干湿循环下黄土抗压强度特性
    3.1 试验概况
    3.2 黄土无侧限抗压强度结果分析
        3.2.1 黄土无侧限抗压应力应变曲线
        3.2.2 含水率对黄土的无侧限抗压强度的影响
        3.2.3 干湿循环次数对黄土无侧限抗压强度的影响
    3.3 黄土的抗压衰减力学机制分析
        3.3.1 原状和重塑黄土的抗压衰减值分析
        3.3.2 黄土的抗压结构强度分析
        3.3.3 黄土的抗压衰减值与抗压结构强度关系
    3.4 小结
第四章 干湿循环下黄土的抗剪强度特性
    4.1 试样概况
    4.2 试验仪器和方法
    4.3 黄土的抗剪强度结果分析
        4.3.1 黄土抗剪强度应力应变曲线
        4.3.2 干湿循环下黄土的抗剪强度参数
        4.3.3 含水率对黄土抗剪强度参数的影响
        4.3.4 干湿循环次数对黄土抗剪强度参数的影响
    4.4 黄土抗剪强度衰减力学机制分析
        4.4.1 原状和重塑黄土的抗剪衰减值分析
        4.4.2 黄土抗剪结构强度分析
        4.4.3 黄土的抗剪强度衰减值与抗剪结构强度关系
    4.5 小结
第五章 干湿循环下黄土的微观结构变化
    5.1 试验概况
        5.1.1 试样用土
        5.1.2 试样制备
        5.1.3 试验仪器
    5.2 土体微观结构研究方法
        5.2.1 微观结构的研究方法简述
        5.2.2 本文微观结构的研究方法
        5.2.3 微观结构研究对象
        5.2.4 微观结构参数的选取
        5.2.5 微观结构图像的选择
    5.3 干湿循环下黄土微观图像的定量分析
        5.3.1 黄土微观颗粒单元体定量分析
        5.3.2 黄土微观结构孔隙定量分析
    5.4 小结
第六章 干湿循环下黄土结构参数与强度关系
    6.1 灰色关联分析原理
        6.1.1 灰色关联分析原理概述
        6.1.2 关联系数和关联度的计算
    6.2 微观结构参数与宏观强度灰色关联模型
    6.3 黄土微观结构参数与抗剪强度的关联度
        6.3.1 干湿循环前结构参数与抗剪强度指标的关联度
        6.3.2 干湿循环后结构参数与抗剪强度指标的关联度
        6.3.3 干湿循环前后微观结构参数变化值与抗剪强度指标变化值的关联度
    6.4 小结
第七章 干湿循环下非饱和黄土的强度探讨
    7.1 干湿循环下黄土土水特征曲线
        7.1.1 黄土土水特征曲线量测方法
        7.1.2 黄土土水特征曲线结果
    7.2 黄土抗拉强度与基质吸力关系
    7.3 黄土无侧限抗压强度与基质吸力关系
    7.4 粘聚力与基质吸力的关系
    7.5 抗拉强度与抗压强度、粘聚力的关系
        7.5.1 抗拉强度与抗压强度的关系
        7.5.2 抗拉强度与粘聚力的关系
    7.6 单轴抗拉和不固结不排水三轴试验下非饱和黄土的强度研究
        7.6.1 单轴抗拉试验下黄土抗拉强度公式
        7.6.2 不固结不排水三轴试验下黄土抗剪强度公式
    7.7 小结
第八章 结论和建议
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
攻读学位期间所取得的成果
    发表的学术论文
    参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]膨胀土干湿循环过程孔径分布试验研究及其应用[J]. 曾召田,吕海波,赵艳林,王志兵.  岩土力学. 2013(02)
[2]二灰稳定盐渍土无侧限抗压强度研究[J]. 党奇志.  交通标准化. 2012(22)
[3]改性贵州玄武岩残积土的抗压强度试验研究[J]. 张瑞敏,柴寿喜,魏厚振,徐良.  公路工程. 2012(04)
[4]海相沉积软土地区人工冻土强度特性试验研究[J]. 徐立,刘干斌,叶俊能.  水文地质工程地质. 2011(02)
[5]石灰改良膨胀土无侧限抗压强度试验[J]. 陈爱军,张家生,刘君.  桂林理工大学学报. 2011(01)
[6]干湿循环下石灰黄土垫层透水性和强度变化试验[J]. 胡志平,丁亮进,王宏旭,周涛,余海见.  西安科技大学学报. 2011(01)
[7]干湿循环效应对合肥工业大学南区膨胀土强度特性的影响[J]. 崔可锐,郑永龙,赵星纬.  工程与建设. 2010(06)
[8]冻融循环对含盐土物理力学性质影响的试验研究[J]. 邴慧,何平.  岩土工程学报. 2009(12)
[9]粉质粘土水泥土无侧限抗压强度试验研究[J]. 阮锦楼,阮波,阳军生,肖武权.  铁道科学与工程学报. 2009(03)
[10]上海冻结软土的单轴抗压强度试验[J]. 陈有亮,常乐群,徐珊,罗仁安.  上海大学学报(自然科学版). 2009(03)

博士论文
[1]洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究[D]. 颜斌.长安大学 2010
[2]季冻区路基土冻胀的微观机理研究[D]. 赵安平.吉林大学 2008
[3]黄土破裂特性试验研究[D]. 孙萍.长安大学 2007

硕士论文
[1]冻融循环条件下改性黄土力学性质研究[D]. 李晓媛.兰州大学 2013
[2]黄土三轴拉伸破裂特性试验研究[D]. 李红.长安大学 2010
[3]黄土抗拉特性研究[D]. 李守存.西北农林科技大学 2005
[4]粘性土抗拉强度试验研究及数值模拟[D]. 朱安龙.四川大学 2005



本文编号：2914430