【摘要】：土石堆積斜坡失穩(wěn)占滑坡災(zāi)害總量的多數(shù),其占比在全國平均有19%,而西南及西部局部地區(qū)達到64%,此類斜坡沿公路、鐵路、隧道工程和山地村落分布。對斜坡失穩(wěn)問題的研究手段以理論分析、數(shù)值模擬和試驗測試為主,試驗測試是基礎(chǔ),但存在如何真實獲取數(shù)據(jù)和規(guī)律的眾多技術(shù)瓶頸。模型試驗是一種復(fù)現(xiàn)原型現(xiàn)象的重要試驗測試方法,其首要任務(wù)是符合相似理論要求,而相似材料研制是關(guān)鍵的一環(huán)。本文僅針對以下范疇,土石混合體中關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)含石量小于30%,稱為密實-懸浮結(jié)構(gòu),即對密實-懸浮結(jié)構(gòu)土石混合體相似材料開展研究。本文基于滑坡模型試驗相似理論的推導(dǎo),通過設(shè)計混料均勻試驗研制了適用于宏觀尺度的密實-懸浮結(jié)構(gòu)土石混合體相似材料及作為基質(zhì)的細粒相相似材料,并利用試驗點與細粒相相似材料配比得到的預(yù)測值探討了密實-懸浮結(jié)構(gòu)土石混合體中不同含石量的影響。主要研究結(jié)論如下:(1)通過對68種相似材料配置方案進行統(tǒng)計,總結(jié)了 21種常用相似材料原材料的性能、頻次、特性、研制用途。設(shè)計七因素與5%、20%兩水平的正交試驗,極差分析比選得到:對基質(zhì)材料增加15%質(zhì)量替換時,密度中橡膠粉(-0.127g/cm3)、重晶石粉(0.038 g/cm3);內(nèi)摩擦角中凡士林(-3.725°)、石英砂(0.677°);黏聚力中橡膠粉(6.862kPa)、重晶石粉(-2.010kPa);滲透系數(shù)中凡士林(-2.40E-06cm/s)、重晶石粉(1.21E-06cm/s)。(2)通過設(shè)計混料均勻試驗研制了細粒相相似材料作為基質(zhì)材料,研制了密實-懸浮結(jié)構(gòu)土石混合體相似材料,得到了配比回歸方程組,密度范圍(0.777～2.458g/cm3)、內(nèi)摩擦角范圍(20.3～41.5°)、黏聚力范圍(4.73～61.43)和滲透系數(shù)范圍(2.27E-9～1.32E-2cm/s),并求取三組密實-懸浮結(jié)構(gòu)土石混合體的相似材料驗證了配比回歸方程組的適用性。(3)通過將含石量土石混合體相似材料配比試驗的試驗點轉(zhuǎn)換為無含石量試驗點配比,再由細粒相相似材料配比方程組求解得預(yù)測值,對比得到密實-懸浮結(jié)構(gòu)中10%和30%兩種含石量的物理力學(xué)特性變化規(guī)律。隨含石量增大,密度先升后抑,內(nèi)摩擦角線性增長,黏聚力離散性較大,其平均值表現(xiàn)為略上升再下降,滲透系數(shù)呈指數(shù)增長。
【圖文】：

Ｈｕ等［７］對文家溝由連續(xù)強降雨所誘發(fā)的土石混合體泥石流進行了室內(nèi)模型試驗逡逑研究，其泥石流主體來源于汶川地震時產(chǎn)生的松散土石堆積物，其在室內(nèi)構(gòu)建了逡逑專門的模型試驗槽和試驗系統(tǒng)進行研究，見圖１－ｌａ；邋Ｃｈｅｎ等［８］為研究含礫石土逡逑在不同粘性土含量時土體破壞和泥石流發(fā)生機理，構(gòu)建了包含降雨系統(tǒng)的模型試逡逑驗裝置（圖１－ｌｂ），，并配置了不同粘土含量的爍石土。逡逑Ｔｈｅ邋Ｆｌｕｍｅ邋Ｔｅｓｔ邋Ｓｙｓｔｅｍ逡逑＾＾７？邐ｏｏｎ：胡－ｐＨＣ————．逡逑ｊ邐——ｅｗ逡逑？邋Ｔａｐｒｏｏｔ邐／邐＃逡逑毅．邋＇邋’邋Ｗ￡２２２？￡Ｌ邐＂導(dǎo)邋ｗ／邐邐＊邐門邐＼逡逑－邐．；？？邐ｓｓｙ邐逡逑…．－．，■邐邐．，±；＼邋Ｐｌａｎ邋ｖｉｅｗ邋邐邋＂＂：邐邐邐邐—邐邐邐邋１逡逑（ａ）水槽和水文設(shè)備草圖邐（ｂ）試驗?zāi)Ｐ褪疽鈭D逡逑圖１－１滑坡模型試驗示意圖逡逑模型試驗的理論基礎(chǔ)是２０世紀逐漸形成的相似理論，其目的是使試驗所得逡逑到的結(jié)果能夠推廣到相似的現(xiàn)象上去�；聻�(zāi)害現(xiàn)象發(fā)生尺度都為較大的工程尺逡逑度，不利于直接在室內(nèi)模型試驗中復(fù)現(xiàn)，這就需要通過相似理論的支持對幾何及逡逑其它相關(guān)物理量放縮，以便于試驗。為滿足滑坡模型試驗的全部相似，其相似材逡逑料是非常關(guān)鍵的一環(huán)。相似材料其理論上重點在有關(guān)參數(shù)的確定和其原材料的選逡逑擇

（８）石英砂逡逑石英砂是土木領(lǐng)域常用的材料，通常形態(tài)是河砂或山砂。本試驗為保證材料逡逑的強度、形態(tài)等統(tǒng)一穩(wěn)定，采用７０目的標(biāo)準白色石英砂（圖３－２ｄ），河南科泰凈逡逑水材料有限公司制造。試驗中表明，石英砂是性質(zhì)比較均衡的材料，依粒徑、磨逡逑圓度的不同，對強度、內(nèi)摩擦角都呈正相關(guān)，石英砂顆粒構(gòu)成的空隙，對滲透系逡逑數(shù)有提高的作用。逡逑灄逡逑Ｉ逡逑（ａ）粘土邐（ｂ）水逡逑ｗｒ逡逑Ｙ邐％逡逑（ｃ）凡士林邐（ｄ）娃油逡逑圖３－１基質(zhì)及膠結(jié)材料逡逑２０逡逑
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P642.22;TU41

【參考文獻】

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本文編號：2640579