干湿循环下红黏土力学特性及边坡稳定性研究

发布时间：2020-11-02 02:43

　　 红黏土是一种特殊粘性土,具有高液限、高孔隙比、高强度、低压缩性等特点,湿胀干缩、易产生干缩裂缝使得其具有不良的工程特性。我国红黏土广泛分布在南方多雨区域,道路工程施工建设期需要解决红黏土因降雨、干湿循环作用引起的工程问题。同时,随着我国红黏土地区的基础设施建设正不断加快,红黏土边坡发生垮塌、滑坡,路基开裂、不均匀沉降等时有发生。因此,对红黏土干湿循环作用下的力学特性及强度演化规律进行研究具有重要意义。本文以广西某高速公路边坡红黏土为研究对象,开展系统得试验研究,包括基本物理力学试验、不同含水率和干密度条件下的直剪试验、干湿循环下的直剪试验和固结排水三轴试验,分析红黏土的强度随干湿循环作用的变化特征,以及土体本构参数的演化规律。同时,对干湿循环的红黏土进行扫描电镜试验,定性分析红黏土微观结构,选取3种微观结构参数,统计分析了干湿循环作用下微观参数的变化规律。最后,建立现场红黏土边坡的三维模型,进行变形和稳定性分析。得到如下结论:(1)红黏土在干湿循环作用下抗剪强度会产生衰减,随着干湿循环次数的增加,抗剪强度得衰减率减小,最后趋于稳定。红黏土的裂隙发育受含水率和干湿循环的共同影响,脱湿过程含水率在一定范围(20%～15%)时,裂隙开展最快。(2)室内红黏土干湿循环试验的应力-应变曲线呈塑性硬化型,三轴固结排水状态的强度同样随干湿循环次数的增加而降低,红黏土的本构参数与循环次数呈现规律性,塑性硬化(P-H)模型适用于饱和红黏土的分析计算。(3)干湿循环作用下红黏土的微观结构参数的变化呈现规律性,并与宏观力学性质相适应。干湿循环作用下微观颗粒及孔隙呈定向性排列,颗粒粒径分布向中间靠拢,椭球形颗粒含量最高。干湿循环下红黏土微结构的破坏是其强度下降的主要原因。(4)红黏土边坡在干湿循环作用下产生较大的累积位移,安全系数在初次干湿循环后衰减最大。同时,干湿循环作用易使红黏土边坡表面产生裂隙,对边坡的安全性产生不利影响,边坡开挖应选择合适的含水率下进行,开挖后要尽快防护,避免坡面失水产生开裂。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U416.14
【部分图文】：

２．１．１比重试验??按照规范，将现场取土置于１１０°Ｃ烘箱中２４ｈ烘干，碾碎，过２ｍｍ筛，采用??比重瓶法测定红黏土比重，每次取土?１００ｇ，进行３组平行试验。比重瓶容积为１００ｍｌ，??使用抽真空装置排除土体中气体，抽真空时间直到瓶内无气体排出，采用精度Ｏ．Ｏｌｇ??的天平称量质量，如图２－１，图２－２所示。最终得到数据如表２－１，然后使用公式??２－１进行比重计算。??七二、?（２－°??式中，ｍｄ－干土质量，ｍｒ瓶加水质量，ｍ２－瓶水土的总质量，Ｇｆｆｌｔ是温度为ｔ时纯水??的比重。??表２－?１比重试验相关数据?????Ｔａｂｌｅ２－?１?Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?ｇｒａｖｉｔｙ?ｔｅｓｔ?ｄａｔａ????编号瓶质量ｍｄ?瓶液总质量ｍｉ?瓶液土质量ｍ２?比重Ｇｓ?平均值??１?１４．５３?１３７．２７?１４６．５８?２．７７８５４２３９５??２?１４．８８?１３４．０１?１４３．５５?２．７８１５２８９８９?２．７７９６９１??３?１４．９５?１２９．３１?１３８．８９?２．７７９００１７６９???注：由纯水比重表查得试验水温为２０°Ｃ时，ＧＭｔ＝０．９９８２１。??

?定仪。取烘干土样若干，过０．５ｍｍ标准筛，加水制备３组不同的稠度状态，进行??２组平行试验，得到圆锥下沉深度与含水率关系如图２－４所示，由图可得，圆锥下??沉深度１７ｍｍ对应红黏土液限，下沉深度２ｍｍ时对应其塑液。整理试验数据，如??表２－２所示，红黏土液塑为５５．４２％，塑限为２９．６１％，塑性指数ＩＰ为２５．８１％，液??塑比为１．８７２。天然状态红黏土含水率为４５．１２％，根据液性指数的计算，ＩＩ为０．５９，??０．２５＜Ｉｌ＜０．７５

?北京交通大学硕士专业学位论文???根据式２－３计算颗粒直径，式２－４计算小于某粒径红黏土的百分含量。??ｄ＝Ｋ?（２－３）??式中Ｋ为粒径计算系数。??Ｘ＝?—Ｃｓ（Ｒ＋ｍｔ＋ｎ－ＣＤ）?（２－４）??式中ｍｄ－试样干土质量，ｇ；?Ｃｓ－土粒比重校正值；Ｒ－密度计读数；ｎｖ温度校正??值；ｎ－弯液面校正值；ＣＤ－分散剂校正值。??
【参考文献】

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本文编号：2866458