四川理县桃坪冰水堆积体强度特性研究

发布时间：2017-07-07 22:14

  本文关键词：四川理县桃坪冰水堆积体强度特性研究

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【摘要】：理县杂谷脑河河谷地带广泛分布有形成于第四纪更新世的大型、特大型冰水堆积体,受历史沉积环境影响,这些堆积体往往具有较为复杂的物质组成和结构特征,同时,该地区特殊地质条件和频繁地震活动,造就了这些冰水堆积体发生不同程度的持续变形和破坏,逐渐演化形成不稳定斜坡或滑坡。随着西部大开发战略的大型工程建设的加快,冰水堆积物已成为人类工程建设的地质背景条件,与冰水堆积物相关的地质灾害问题越来越突出。因此,针对这类冰水堆积体的抗剪强度特性开展深入研究具有重要的理论意义和应用价值。本文通过对四川理县桃坪冰水堆积体的物质组成、粒度成分与结构特征的详查和分析,并对该冰水堆积体的形成演化过程进行了探讨;进而在完成一系列现场与室内试验的基础上对桃坪冰水堆积体的强度特性及抗剪强度衰减机理等进行了较为深入的研究和分析,获得了如下几点结论:1)冰水堆积体由粗颗粒和细颗粒构成,在空间分布上具有成层沉积特征,粗粒含量(碎石、砾石和砂粒)随高程的降低而呈增大的趋势,而细粒(粉粒和黏粒)含量则随之减小。土体颗粒间接触关系以泥质胶结为主,颗粒排列可见明显韵律特征。2)在系统总结了冰水堆积物的分类及其成因的基础上,结合冰水堆积体堆积沉积特点,以及堆积体物质结构、粒度成分及结构特征在空间分布上的变化特征,确定杂谷脑河沿线两岸冰水堆积体主要成因为冰川谷地两侧冰水沉积中的冰阜阶地,运用反向的方法分析这期间该区气候变化特点,推演冰水堆积体在不同搬运堆积动力条件下形成演化过程。3)通过一系列室内物理性质测试结果表明,该冰水堆积物细粒土为硬塑状粉质粘土。现场大剪试验结果表明,角砾土(砾石含量8.6%,含水量7.9%)黏聚力C=20.54kPa,摩擦角υ=19.42°;当含水量32.7%时,其C=14.11kPa,υ=15.75°。粉质粘土(砾石含量0%,含水量16.9%)C=17.62kPa,υ=19.40°;当含水量31.5%时,其C=11.49kPa,υ=18.7°。4)完成了一系列不同砾石含量和含水量下冰水堆积物角砾土的三轴试验,结合库伦-莫尔强度公式,得到抗剪强度参数C=32kPa~35kPa,υ=19.8°~26.6°;获取了各因素对抗剪强度参数的影响规律,得出存在最优砾石含量值或粉黏土含量,提出了含水量和砾石含量的建议;并揭示了在较低围压应力下冰水堆积物角砾土的强度包络线呈直线型,符合莫尔-库伦破坏准则的理论。5)在一系列粉质粘土抗剪强度试验的基础上,发现冰水堆积物原状土存在一定的结构性强度,随着含水量变化而随之减弱,含水量区间[17.6,21.2]为土的结构性破坏程度最大的含水量。6)利用X射线衍射、电镜扫描和土水化学反应离子浓度测试等方法,对冰水堆积物细微观机理的分析,发现黏土矿物和胶结物与水发生溶解等化学反应,引起黏土矿物颗粒细微观结构改变,是加剧土体物理力学性质恶化的内在机理。7)在系统总结冰水堆积物抗剪强度影响因素及其与强度参数的关系的基础上,基于细微观与宏观相结合的分析方法,发现冰水堆积物抗剪强度衰减是土-水物理化学作用引起内部结构变化的结果,这也是黏聚力对水的敏感度要强于摩擦角的原因;同时得到抗剪强度参数C、υ值与浸水时间t的函数公式,确定了36h和84h是冰水堆积物抗剪强度衰减与水溶液离子浓度变化的两个临界值点。
【关键词】：冰水堆积体 粒度成分 结构特征 抗剪强度 强度衰减机理
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题依据及研究意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 冰水堆积物物质结构特征研究13-14
• 1.2.2 冰水堆积物成因及应用的研究14
• 1.2.3 冰水堆积物强度特性研究14-15
• 1.2.4 冰水堆积物强度衰减研究15-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 1.3.1 研究内容17
• 1.3.2 技术路线17-19
• 第2章 研究区环境地质条件19-27
• 2.1 气象条件19-21
• 2.1.1 气象条件19-20
• 2.1.2 水文条件20-21
• 2.2 地形地貌21-22
• 2.3 地层岩性22-25
• 2.4 地质构造25
• 2.5 水文地质条件25-26
• 2.6 地震和其他动力条件26-27
• 第3章 冰水堆积体物质结构特征及形成演化过程27-47
• 3.1 冰水堆积体物质结构特征27-34
• 3.1.1 堆积体物质组成分析27-30
• 3.1.2 堆积体矿物成分特征30-31
• 3.1.3 堆积体物质粒度组成特征31-34
• 3.2 冰水堆积物的结构特征34-36
• 3.3 冰水堆积体成因分析36-37
• 3.3.1 冰前沉积物36-37
• 3.3.2 冰川接触沉积物37
• 3.4 杂谷脑河冰水堆积体成因分析37-40
• 3.4.1 冰水堆积体发育分布特征37-39
• 3.4.2 冰水堆积体地形地貌特征39-40
• 3.4.3 冰水堆积体成因分析40
• 3.5 冰水堆积体形成演化过程分析40-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第4章 冰水堆积物物理性质及抗剪强度特性研究47-79
• 4.1 冰水堆积体基本物理性质47-48
• 4.1.1 冰水堆积体密度及含水量特征47
• 4.1.2 冰水堆积体液塑限特征47-48
• 4.1.3 冰水堆积体比重特征48
• 4.2 冰水堆积体现场大剪试验研究48-56
• 4.2.1 试验原理及设备49-50
• 4.2.2 试验场址选取及试样特征50-51
• 4.2.3 试验设计51
• 4.2.4 试验方法及过程51-53
• 4.2.5 试验结果及分析53-56
• 4.3 冰水堆积物角砾土室内常规三轴剪切试验56-67
• 4.3.1 试验设备及方案56-58
• 4.3.2 试验过程58-59
• 4.3.3 试验成果分析59-67
• 4.4 冰水堆积物粉质粘土室内直剪试验67-77
• 4.4.1 不同含水量粉质粘土的直剪试验68-72
• 4.4.2 不同含砂量粉质粘土的直剪试验72-74
• 4.4.3 不同浸水时间粉质粘土的直剪试验74-77
• 4.5 小结77-79
• 第5章 冰水堆积物抗剪强度衰减机理研究79-100
• 5.1 冰水堆积物遇水下的细微观机理79-85
• 5.1.1 冰水堆积物遇水前后的矿物成分分析79-80
• 5.1.2 冰水堆积物与水物理化学反应分析80-83
• 5.1.3 冰水堆积物遇水后的微观结构83-85
• 5.2 冰水堆积物试样宏观变形破坏特征分析85-90
• 5.2.1 现场大剪试样破坏特征分析85-86
• 5.2.2 室内大型三轴试样破坏特征分析86-88
• 5.2.3 直剪试样破坏特征分析88-89
• 5.2.4 试样破坏特征综合分析89-90
• 5.3 冰水堆积物抗剪强度影响因素分析90-93
• 5.3.1 土的结构性90-91
• 5.3.2 粒度成分91
• 5.3.3 土的应力状态91-92
• 5.3.4 含水量对抗剪强度的作用影响92-93
• 5.4 冰水堆积物抗剪强度衰减机理分析93-98
• 5.4.1 强度机制分析93-94
• 5.4.2 强度衰减机理分析94-98
• 5.5 小结98-100
• 结论及展望100-103
• 致谢103-104
• 参考文献104-110
• 攻读学位期间取得学术成果110

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本文编号：532034