结构在非饱和黄土抗剪特性中的控制机理

发布时间：2018-03-03 14:27

  本文选题：非饱和黄土　切入点：抗剪特性　出处：《中国地质大学（北京）》2013年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：黄土是一类典型的结构性土体，黄土地区的许多工程事故、地质灾害都与黄土的亚稳定结构密切相关。滑坡是我国黄土地区最常见的灾害类型之一，而黄土滑坡的变形破坏特征受制于黄土的抗剪特性。结构在黄土抗剪强度中的作用一直是工程地质领域研究的热点问题，然而针对结构的作用程度及控制机理依旧争议不断。目前，滑坡灾害已经成为黄土地区经济发展面临的巨大挑战之一。针对上述问题，本文在前人相关研究的基础上，以兰州黄土为对象，以黄土的抗剪特性为切入点，主要进行了以下四部分内容的试验研究与数值计算。 利用直接剪切与三轴剪切两类方法进行了大量室内试验，对比研究了不同试验条件下天然与重塑非饱和黄土抗剪特性及其变化规律。结果显示，随着天然结构破坏、丧失，天然黄土的抗剪强度与粘聚力均显著降低，但其内摩擦角的降低幅度并不明显。 在对比分析天然与重塑黄土的抗剪强度及其参数差异特征的基础上，借助结构强度与灵敏度两类结构性定量化参数，直接衡量了结构对黄土抗剪特性的作用程度。研究发现，使用不同试验方法获取抗剪强度和强度参数的情况下，结构在黄土抗剪特性中的作用程度既有相似之处，又有很大差异。研究认为，结构对不同试验条件下黄土抗剪特性的控制规律基本相似，但受围压影响，三轴条件下黄土的抗剪强度及其参数对结构变化的灵敏度低于直剪强度与其参数。 通过扫描电镜、压汞仪与压力板仪三种试验途径系统分析了结构对黄土抗剪特性的控制机理。研究发现，黄土结构体系中骨架颗粒间难溶盐、易溶盐及粘粒的胶结作用，大孔隙塌陷作用对黄土抗剪特性的控制作用最为关键，尤以粘粒的胶结作用在结构对黄土抗剪特性的作用中最为显著，碳酸盐的作用次之。相对而言，非饱和基质吸力的作用较弱。 基于兰州市亨达小区回填黄土滑坡实例，开展了填土与天然土边坡稳定性对比分析，验证了结构在维持斜坡稳定性中的作用。 上述研究成果对目前黄土地区的工程建设具有重要的实用和指导价值，，并且加深了对黄土滑坡形成机理的认识。
[Abstract]:Loess is a kind of typical structural soil. Many engineering accidents and geological disasters in loess area are closely related to the substable structure of loess. Landslide is one of the most common types of disasters in loess region of China. However, the deformation and failure characteristics of loess landslide are restricted by the shear characteristics of loess. The role of structure in the shear strength of loess has always been a hot issue in engineering geology. At present, landslide disaster has become one of the great challenges to the economic development of loess region. In view of the above problems, this paper is based on the previous research. Taking Lanzhou loess as the object and the shear characteristics of loess as the breakthrough point, the following four parts of experimental research and numerical calculation are carried out. A large number of laboratory tests were carried out by means of direct shear and triaxial shear, and the shear resistance of natural and remolded unsaturated loess under different test conditions was studied. The results showed that the natural structure was lost with the destruction of natural structure. The shear strength and cohesion of natural loess are significantly decreased, but the reduction of internal friction angle is not obvious. On the basis of comparing and analyzing the shear strength and parameter difference between natural loess and remolded loess, and with the help of two kinds of structural quantitative parameters, structural strength and sensitivity, this paper directly measures the effect of structure on the shear characteristics of loess. When different test methods are used to obtain shear strength and strength parameters, the effect of the structure on the shear properties of loess is not only similar but also very different. The shear strength of loess under triaxial condition and its parameter sensitivity to structural change are lower than that of direct shear strength and its parameters under the influence of confining pressure. The control mechanism of the structure on the shear characteristics of loess was analyzed systematically by means of three experimental ways of scanning electron microscope, mercury injection instrument and pressure plate instrument. It was found that the insoluble salt between skeleton particles, soluble salt and the cementation of clay particles were found in loess structure system. Macroporous collapse plays the most important role in controlling the shear properties of loess, especially the cementation of clay particles is the most significant in the effect of structure on the shear characteristics of loess, and the effect of carbonate is the second. The suction of unsaturated matrix is weak. Based on the example of backfilled loess landslide in Hengda district of Lanzhou City, the stability of filling slope and natural soil slope is compared and analyzed, which verifies the function of structure in maintaining slope stability. The above research results have important practical and guiding value for the engineering construction in loess area at present, and deepen the understanding of the formation mechanism of loess landslide.
【学位授予单位】：中国地质大学（北京）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU444

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本文编号：1561419