考虑沉积年代的黄土-古土壤物理力学性质变化及其工程应用

发布时间：2020-08-10 19:20

【摘要】：随着社会的发展,黄土地区的工程随之加多,黄土强度参数取值,显著影响工程稳定性的评价。黄土层厚度大,层数多,需要极大的试验量和较长的试验周期才能确定其强度参数。实际工程中为了降低成本,节约时间,不得不简化地层。为了解决黄土分层和参数取值问题,本文以泾阳黄土-古土壤剖面为研究对象,对L_1、L_2、L_3、L_4、L_5、L_6、L_7、L_9黄土和S_1、S_4、S_5、S_8古土壤共12层,进行了基本物理指标和饱和固结不排水三轴(CU)试验,研究其物理指标和强度参数与沉积年代之间的关系,建立起基于黄土-古土壤地层序列的有限元模型和参数取值方案,得出以下成果。黄土的干密度随沉积年代增加显著增大,呈非线性关系;古土壤的干密度随沉积年代增加缓慢增长,呈线性关系。孔隙比随沉积年代增加逐渐减小,其中黄土孔隙比的变化较为明显,而古土壤呈微弱的变化趋势。黄土的粒度分布曲线多为双峰模式,古土壤的粒度分布曲线为三峰模式。黄土与古土壤的比表面积与沉积年代均呈现线性增长关系,黄土的比表面积整体较古土壤的比表面积小很多。分析了12层土样的应力应变曲线和p'-q'曲线的变化规律,确定了各黄土层的有效抗剪强度参数c?和??。发现黄土粘聚力与沉积年代呈线性相关,古土壤粘聚力与沉积年代呈非线性相关,分别建立了两者之间的函数表达式。黄土内摩擦角变化范围为16°-22°,古土壤的内摩擦角变化范围为18°-20.5°,相比而言,黄土内摩擦角的离散性较大。内摩擦角与沉积年代之间无显著关系。根据粘聚力和内摩擦角与沉积年代之间的关系,将地层划分与有限元网格耦合,开发有限元程序,建立起基于黄土-古土壤序列的地质模型。与工程中常用的三层模型(Q_3、Q_2、Q_1层)进行对比,发现工程中常用的三层模型可能低估了边坡的稳定性;黄土-古土壤的层面对边坡潜在剪出口具有较大的控制效应。本文基于强度参数随沉积年代变化的关系,经济实用地解决了黄土地层模型建立和强度参数取值问题。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S152
【图文】：

位置图,泾河,剖面,泾阳南塬

泾河右岸一侧，为渭北台塬的一部分，具体位置如图 2.1 所示。图 2.1 研究区位置图2.1.2 地形地貌泾阳县位于岐山至富平断裂带，两侧地貌由基岩山区、冲洪积平原，和黄土台塬组成[59]。本文所选取的研究对象位于泾阳南塬的泾河南岸，整个剖面高出泾河约 20-90m，剖面出露比较完整，土层特征较为明显，易于区分，所选取的整个剖面有 Q4至 Q1的L1至 L9黄土，露头地层明显，见图 2.2 所示。

变化图,取样剖面,高庄,年温差

经常出现干冷的现象。整年平均气温 13℃，但年温差较大，见图 2.3[59]。图 2.3 研究区气温与降水变化图2.2 地层与取样剖面位于距泾阳县高庄镇王村，该处出露良好的黄土-古土壤地层序列，从 L1至 L9

变化图,变化图,霜冻灾害,现象

图 2.2 研究区地形地貌及取样剖面区四季温差较为显著，干湿交替分明，为典型的温带大陆较干燥，霜冻灾害现象较为频繁；夏季降水逐渐增多，大增加，因此也比较容易出干旱的现在，秋季雨水最广段时间就较为容易发生一些灾害现象，冬天天气比较寒现干冷的现象。整年平均气温 13℃，但年温差较大，见

【参考文献】