【摘要】：新疆伊犁黃土和黃土高原黃土形成年代、成因一致,都屬于晚更新風成黃土。但伊犁黃土在形成過程中受大西洋氣候影響,屬于西風區(qū)黃土,與黃土高原受東亞季風影響的季風區(qū)黃土存在許多差異,主要表現(xiàn)在異常強烈的濕陷性,具有超過鹽漬土標準的易溶鹽含量,是我國唯一受大西洋氣候影響的西風區(qū)黃土。鑒于伊犁黃土的特殊性,需要專門對其進行研究,這不僅是伊犁地區(qū)工程建設(shè)的需要,更是對黃土理論的補充。本文從“一帶一路”戰(zhàn)略決策下新疆伊犁地區(qū)的大量工程建設(shè)出發(fā),以非飽和土力學(xué)為理論基礎(chǔ),研究不同易溶鹽含量下非飽和伊犁黃土的變形、強度等力學(xué)性質(zhì),為伊犁地區(qū)的工程建設(shè)提供參考。本研究考慮伊犁黃土易溶鹽含量高的特點,利用原狀黃土在無上覆壓力時少量加水無濕陷且結(jié)構(gòu)不變的特點,借助水膜轉(zhuǎn)移法將配制好的鹽溶液分多天、多次滴加到制得的原狀非飽和伊犁黃土試樣中,制成易溶鹽含量分別為:5,14,26 g/kg的3種試樣,采用室內(nèi)非飽和土三軸儀對原狀非飽和伊犁黃土開展了3種易溶鹽含量下控制基質(zhì)吸力(50,100,150 kPa)和27級(兩次回彈)凈平均應(yīng)力的等向壓縮-回彈試驗,研究易溶鹽含量、基質(zhì)吸力、凈平均應(yīng)力對伊犁黃土壓縮變形特性、屈服特性的影響;開展3種易溶鹽含量下控制基質(zhì)吸力和凈圍壓(100,200,300 kPa)的三軸固結(jié)排水剪切試驗,研究了各因素對非飽和伊犁黃土強度特性的影響。最后基于Barcelona模型分析了各因素對模型參數(shù)的影響,推得了非飽和伊犁黃土屈服面方程。取得了如下的成果:(1)等向壓縮-回彈試驗結(jié)果表明:其他條件相同時,凈平均應(yīng)力越大,試樣的壓縮變形越大;易溶鹽含量和凈平均應(yīng)力相同時,試樣壓縮變形隨著基質(zhì)吸力的升高而減小,體現(xiàn)了基質(zhì)吸力對原狀伊犁黃土結(jié)構(gòu)性的增強作用;基質(zhì)吸力和凈平均應(yīng)力相同時,易溶鹽含量為14 g/kg試樣產(chǎn)生的壓縮變形量最大,易溶鹽含量為26 g/kg試樣次之,易溶鹽含量為5 g/kg試樣的壓縮變形量最小。隨著基質(zhì)吸力的增大,伊犁黃土屈服應(yīng)力增大,隨著易溶鹽含量的提高,屈服應(yīng)力呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。(2)三軸固結(jié)排水剪切試驗結(jié)果表明:所有非飽和伊犁黃土試樣在剪切過程中偏應(yīng)力-軸向應(yīng)變關(guān)系曲線均為硬化型,破壞形式均為鼓狀塑性破壞,剪切過程中試樣體積減小,呈現(xiàn)剪縮特性。原狀非飽和伊犁黃土在相同易溶鹽含量和相同基質(zhì)吸力作用下,凈圍壓越大強度越高,在相同凈圍壓作用下,基質(zhì)吸力越大強度越高;相同凈圍壓、相同基質(zhì)吸力作用下,易溶鹽含量為14 g/kg非飽和伊犁黃土的強度最高。(3)模型參數(shù)變化規(guī)律:基于Barcelona模型對試驗得到的模型參數(shù)進行了整理,得出如下規(guī)律:其他條件相同時,隨著基質(zhì)吸力的增大,等向壓縮彈性參數(shù)κ和固結(jié)參數(shù)λ都減小,有效黏聚力增大,有效內(nèi)摩擦角和剪切破壞常數(shù)M幾乎不變;隨著易溶鹽含量的提高,等向壓縮彈性參數(shù)κ和固結(jié)參數(shù)λ都增大,有效黏聚力、吸力摩擦角及參數(shù)k呈先增大后減小的趨勢,有效內(nèi)摩擦角和剪切破壞常數(shù)M呈先減小后增大的趨勢。(4)基于Barcelona模型,通過分析易溶鹽含量和基質(zhì)吸力對加荷增濕屈服線和剪切屈服方程參數(shù)的影響規(guī)律,建立了可以考慮易溶鹽含量和基質(zhì)吸力兩個因素耦合變化的屈服面方程。本文的研究成果深化了西風區(qū)黃土力學(xué)理論,加深了對伊犁地區(qū)非飽和黃土本構(gòu)關(guān)系的認識,可以為伊犁黃土地區(qū)的工程建設(shè)及災(zāi)害預(yù)防提供參考。
【圖文】：

圖 2-2 FSY30 型應(yīng)力應(yīng)變控制式非飽和土三軸儀Fig. 2-2 FSY30 type stress and strain controlled unsaturated soil triaxial apparatus該儀器主要有四部分組成：應(yīng)變控制式壓力試驗機、壓力體變柜、非飽和壓力室和工試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。（1）應(yīng)變控制式壓力試驗機壓力試驗機是控制應(yīng)變及提供豎向荷載的裝置，主要有變速箱、壓力機、機架等組。應(yīng)變的控制有電動和手動兩種方式。電動是通過變速箱實現(xiàn)的，變速箱內(nèi)有電機和多大小不一的齒輪。電源接通后電動機提供動力帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，通過變速箱上的個抽拉桿軸可以控制不同的從動齒輪和主動齒輪接觸以改變壓力室上升的速率；手動通過壓力機箱體上的手輪軸實現(xiàn)的，手輪軸通過抽拉可以有四個檔位：①運行檔：也是電動檔，手柄軸后齒輪和壓力機箱體齒輪吻合后，電機通過鏈條帶動手柄軸轉(zhuǎn)動使力室底座上升；②微調(diào)檔：手輪轉(zhuǎn)一圈，，壓力室上升（或下降）0.1 mm；③空擋：此手輪轉(zhuǎn)動無效；④快速檔：手輪轉(zhuǎn)一圈，壓力室上升（或下降）0.2 mm。壓力機由箱體、立柱、橫梁、油缸等組成。兩立柱間凈寬 37 cm，壓力室底座與橫間凈高 85 cm，以滿足壓力室的上下移動空間以及試樣的裝卸。箱體內(nèi)是蝸輪和高精

（c）θ=26 g/kg— —.s=50 kPa;—■—.s=100 kPa;—▲—.s=150 kPa圖 3-10 不同易溶鹽含量非飽和伊犁黃土等向壓縮階段的 e-lnp 曲線-10 e-lnp curves from isotropic compression tests with different soluble salt content of unsaIli loess表 3-4 非飽和伊犁黃土的屈服應(yīng)力Table 3-4 Yield stress of unsaturated Ili loess易溶鹽含量 θ/g·kg-1Content of soluble salt基質(zhì)吸力 s/kPaSubstrate suction屈服應(yīng)力 py/kPaYield stress550 126.22100 153.42150 164.841450 137.00100 167.52150 177.02
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU444

【參考文獻】

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本文編號：2625712