宽级配砾质土的非饱和抗剪强度试验研究

发布时间：2017-06-18 23:07

  本文关键词：宽级配砾质土的非饱和抗剪强度试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：西北地区的填埋场大多位于山谷丘陵地带,地下水位变幅较大,所以在这些地域建造的垃圾填埋场封场的复合防渗衬垫难免会受到干-湿与冻-融交替循环的影响。在这种恶劣的环境中,采用粘土作为防渗材料,存在各种工程缺陷问题,故很多研究人员开始寻找替代材料作为GCL防渗层的保护层。已有的工程实践表明,砾质土具有压缩性小,承载力大,能够适应干-湿与冻-融的环境等显著特性。因此本文针对这种砾质土,进行了以下一系列的室内试验,一方面对前人的成果进行归纳总结,另一面更加详细深入地探索了宽级配砾质土在干-湿循环条件下土-水特征曲线的变化规律以及在各级吸力下抗剪强度的变化特性,最后验证各预测公式能否代替其试验值的可行性。本文以作为垃圾填埋场防渗衬垫保护层的宽级配砾质土为研究对象,根据前人的研究结论,优选出5组渗透系数小于1×10-5cm/s的颗粒级配,开展了颗粒分析试验、击实试验、变水头渗透试验、土-水特征曲线试验、直剪试验的研究,建立了土-水特征曲线数学模型对试验数据进一步分析处理,最后将抗剪强度试验值与各公式预测值进行比较分析,得出了以下一些结论：(1)对级配1、级配3、级配5分别进行1、2、3、4次干湿循环后,再对其进行土-水特征曲线试验的结果为：基质吸力约小于50kpa时,宽级配砾质土1次干湿循环的曲线明显低于2次干湿循环的曲线,当基质吸力在50-500kpa区间时,对于一定的基质吸力,含水率随着干湿循环次数的增加而减小。(2)通过对1次干湿循环后的级配5进行直剪试验,结果为：在各级基质吸力下,剪应力随着剪切位移的增加而增大的趋势基本一致,且在某个特定的基质吸力下,剪应力也会随着垂直压力的增大而增大:基质吸力小于400kpa时,表观内摩擦角、表观粘聚力随基质吸力的增加呈现非线性的增加；基质吸力等于400kpa左右时,表观粘聚力达到最大值,随后表观内摩擦角随基质吸力的增加而增加的幅度逐渐减小并缓慢趋于稳定值,而表观粘聚力则会出现一定的减小的幅度。(3)将抗剪强度试验值与预测值进行对比可以发现：Oberg公式的误差较小,Vanapalli公式的误差较大,Bishop公式的误差相对最大,但3个公式预测的抗剪强度值总体来说相差并不是很大；而且随着基质吸力的增大,Oberg公式、Vanapalli公式和Bishop公式预测的误差值总体上也在逐渐增加。(4)预测抗剪强度时,在0-500kpa的基质吸力范围内,Oberg公式的预测值与试验值的误差值最小且此公式使用简单预测精度高。
【关键词】：宽级配砾质土 抗剪强度 土-水特征曲线数学模型 预测公式 抗剪强度参数
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X705;TU43
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 城市卫生垃圾填埋场及其机理研究现状9-11
• 1.1.1 国外生活垃圾填埋技术的现状9
• 1.1.2 国内生活垃圾填埋技术的现状9
• 1.1.3 垃圾填埋场结构组成及厂址选择9-10
• 1.1.4 现有的垃圾填埋场衬垫和封盖系统机理研究10-11
• 1.2 国内外垃圾填埋场防渗系统及防渗材料的研究动态11-12
• 1.2.1 国外垃圾填埋场防渗系统及防渗材料的研究动态11-12
• 1.2.2 国内垃圾填埋场防渗系统及防渗材料的研究动态12
• 1.3 几种特殊土的非饱和抗剪强度研究现状12-14
• 1.3.1 非饱和膨胀土的抗剪强度研究现状12-13
• 1.3.2 非饱和盐渍土的抗剪强度研究现状13
• 1.3.3 非饱和红粘土的抗剪强度研究现状13-14
• 1.4 论文的研究背景及意义14-15
• 1.4.1 干-湿循环作用下宽级配砾质土作为GCLs/GM防渗衬垫保护层的必要性研究14
• 1.4.2 研究意义14-15
• 1.5 本论文的研究内容、研究方法、技术路线15-17
• 1.5.1 研究内容15
• 1.5.2 研究方法15-16
• 1.5.3 技术路线16-17
• 第二章 基础试验方案设计17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 试验仪器与试验材料17-18
• 2.2.1 试验仪器17-18
• 2.2.2 试验材料18
• 2.3 颗粒分析试验方案及数据处理18-20
• 2.3.1 颗粒分析试验方案18-19
• 2.3.2 数据处理19-20
• 2.4 击实试验及数据处理20-24
• 2.4.1 击实试验方案20-21
• 2.4.2 数据处理21-24
• 2.4.3 影响土样击实性的因素分析24
• 2.5 渗透试验及数据处理24-27
• 2.5.1 变水头渗透试验方案24-25
• 2.5.2 数据处理25-26
• 2.5.3 级配对渗透性的影响26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 宽级配砾质土的干湿循环试验研究28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 试验材料及试验仪器28-29
• 3.2.1 试验材料28
• 3.2.2 试验仪器及原理28-29
• 3.3 干湿循环试验设计及操作步骤29-32
• 3.3.1 试验设计29-30
• 3.3.2 脱湿试验操作步骤30
• 3.3.3 不同级配的宽级配砾质土干湿循环试验结果及分析30-31
• 3.3.4 相同级配的宽级配砾质土在不同干-湿循环次数时的试验结果及分析31-32
• 3.4 宽级配砾质土曲线拟合32-35
• 3.4.1 拟合模型32-33
• 3.4.2 拟合软件33
• 3.4.3 拟合结果及分析33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 宽级配砾质土非饱和抗剪强度的直剪试验研究36-44
• 4.1 引言36
• 4.2 试验材料及试验仪器36-37
• 4.2.1 试验材料36
• 4.2.2 试验仪器36-37
• 4.3 剪切试验设计及具体步骤37-38
• 4.3.1 试验设计37
• 4.3.2 快剪试验操作步骤37
• 4.3.3 慢剪试验操作步骤37-38
• 4.3.4 注意事项38
• 4.4 试验数据分析处理38-42
• 4.4.1 计算及制图38
• 4.4.2 试验数据处理及结果分析38-42
• 4.5 本章小结42-44
• 第五章 利用土-水特征曲线预测宽级配砾质土非饱和抗剪强度的对比研究44-50
• 5.1 引言44
• 5.2 几种常见的抗剪强度预测公式44-45
• 5.3 土-水特征曲线理论预测进气值45-47
• 5.3.1 土-水特征曲线进气值的确定方法45
• 5.3.2 土-水特征曲线拟合模型及拟合结果分析45-46
• 5.3.3 适用于宽级配砾质土模型的进气值计算结果46-47
• 5.4 抗剪强度试验值与预测值对比分析47-49
• 5.5 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 6.1 引言50
• 6.2 主要研究结论50-51
• 6.3 论文创新点51
• 6.4 下一步工作的建议51-52
• 参考文献52-55
• 致谢55-56
• 附录56-64
• 个人简介64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 赵颖文,孔令伟,郭爱国,拓勇飞;广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能[J];岩土力学;2004年03期

2 刘春,吴绪春;非饱和红粘土强度特性的三轴试验研究[J];四川建筑科学研究;2003年02期

3 缪林昌,殷宗泽;非饱和土的剪切强度[J];岩土力学;1999年03期

4 俞仁培，陈德明;我国盐渍土资源及其开发利用[J];土壤通报;1999年04期

5 卢肇钧,张惠明,陈建华,冯满;非饱和土的抗剪强度与膨胀压力[J];岩土工程学报;1992年03期

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1 曾志姣;非饱和红粘土抗剪强度特性研究及其应用[D];中南大学;2008年

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本文编号：461035