中國黃土高原地質(zhì)條件脆弱,環(huán)境惡劣,導致黃土地質(zhì)災害頻繁發(fā)生,而黃土滑坡是黃土地區(qū)最嚴重的地質(zhì)災害之一。自1976年引水灌溉以來,陜西涇陽南塬黃土滑坡頻繁發(fā)生,已經(jīng)成為了陜西典型的黃土滑坡高發(fā)區(qū)。由于黃土特殊的結(jié)構(gòu)和水敏性,導致黃土遇水后強度發(fā)生大幅度的減低。土體的破壞通常是剪切破壞,故抗剪強度成為了土體最重要的力學參數(shù)之一。本文以陜西涇陽南塬Q2黃土為研究對象,通過高精度環(huán)剪儀對重塑黃土進行試驗,分析剪切帶上應(yīng)力的變化情況。并在試驗基礎(chǔ)上,通過電鏡SEM掃描和顆分試驗對剪切帶上土體顆粒破碎、定向排列、孔隙水運移以及變形局部發(fā)展等狀況進行定量分析,探討重塑黃土殘余強度在不同法向應(yīng)力、先期固結(jié)壓力、剪切速率和含水率下的變化規(guī)律以及其對剪切帶微觀特征的影響。同時采用數(shù)值模擬手段反演了環(huán)剪試驗中的土體剪切過程,對不同含水率下的重塑黃土微觀參數(shù)進行了標定,并且在此基礎(chǔ)上進一步測試了不同法向應(yīng)力和剪切速率對于土體殘余強度的影響。本文主要成果包括以下幾個方面:(1)不同剪切速率下重塑黃土所達到的穩(wěn)定殘余強度基本相同,其強度變化范圍在1%~5%之間。當含水率較低時,不同剪切速率下的重塑黃土剪應(yīng)力變化趨勢基本相同。而當重塑黃土含水率較高時,不同剪切速率下重塑黃土所達到的峰值強度有所不同,其峰值強度隨剪切速率的增大而增大,并且在剪切速率較高時重塑黃土出現(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象,而當剪切速率較低時,剪應(yīng)力由峰值強度直接達到穩(wěn)定殘余強度。(2)不同先期固結(jié)壓力下的重塑黃土,隨著先期固結(jié)壓力的增加,土體的峰值強度有所增大,其應(yīng)變軟化特性也表現(xiàn)的更加明顯,但是其殘余強度基本相同,最終殘余強度取值只與當時所處的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。(3)不同法向應(yīng)力下,重塑黃土所達到的穩(wěn)定殘余強度與法向應(yīng)力近似呈線性關(guān)系。剪切過程中剪切帶上的土體顆粒會有很輕微的破碎情況,其微觀參數(shù)的改變主要表現(xiàn)在:剪切作用前后,顆粒面積比、定向程度和豐度都會有所增加。同時,隨著法向應(yīng)力的增大,顆粒面積比也會增大。至于顆粒的定向排列程度在低法向應(yīng)力下會隨法向應(yīng)力的增加而提高,而在高法向應(yīng)力下基本相同。(4)在同一法向應(yīng)力下,重塑黃土的殘余強度隨含水率增加而降低,但不同法向應(yīng)力下的降低程度略有不同。隨著含水率的增大,重塑黃土達到殘余強度時的殘余粘聚力先增大后減小。殘余內(nèi)摩擦角則隨含水率的增大而減小,但是其變化范圍遠遠小于殘余粘聚力的變化。(5)在利用顆粒流程序PFC對環(huán)剪試驗進行模擬時,通過標定參數(shù)后可以獲取不同法向應(yīng)力下的殘余強度隨法向應(yīng)力的增大而線性增大。但與實際環(huán)剪試驗相比,模擬結(jié)果中土體的豎向沉降小于實際環(huán)剪試驗中土體的豎向沉降。(6)不同含水率下環(huán)剪試驗所標定出的模型土體的微觀參數(shù)有所區(qū)別,剛度比k_n/k_s基本相同,其摩擦系數(shù)隨含水率的增大有所減小。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：P642.131
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論研究背景和選題依據(jù)黃土作為一種特殊的結(jié)構(gòu)性土，具有疏松多孔、弱膠結(jié)的特性，其顏色主要有灰和棕紅色，構(gòu)造上以垂直節(jié)理為主，無層理。我國擁有世界上地層最全、分布最最大的黃土沉積[1]。如圖 1.1 所示，我國黃土分布主要集中在黃河中上游的陜以及山西和河南的中央黃土高原。另外，在東北、新疆和江蘇等地方有零星面積約 63 萬平方公里，占我國陸地總面積的 6.63%[2,3]。

技術(shù)路線圖

第二章 試驗土樣、裝置及試驗方案第二章 試驗土樣、裝置及試驗方案2.1 試驗土樣為了獲取黃土殘余強度的變化規(guī)律，從黃土地區(qū)的典型滑坡上選取試驗所用土樣對進行研究和分析具有十分重要的意義。本次室內(nèi)環(huán)剪試驗中，所使用的黃土試樣來自陜西涇陽南塬廟店滑坡（如圖 2.1），代表著一種廣泛發(fā)生在黃土地區(qū)的滑坡災害。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張榮;吳益平;李小偉;苗發(fā)盛;;不同含水率下滑帶土抗剪強度特性研究[J];科學技術(shù)與工程;2015年15期

2 吳迪;簡文彬;徐超;;殘積土抗剪強度的環(huán)剪試驗研究[J];巖土力學;2011年07期

3 劉海濤;程曉輝;;粗粒土尺寸效應(yīng)的離散元分析[J];巖土力學;2009年S1期

4 孫濤;洪勇;欒茂田;陳榕;;采用環(huán)剪儀對超固結(jié)黏土抗剪強度特性的研究[J];巖土力學;2009年07期

5 許領(lǐng);戴福初;鄺國麟;譚國煥;涂新斌;;黃土滑坡典型工程地質(zhì)問題分析[J];巖土工程學報;2009年02期

6 林鴻州;李廣信;于玉貞;呂禾;;基質(zhì)吸力對非飽和土抗剪強度的影響[J];巖土力學;2007年09期

7 徐張建;林在貫;張茂省;;中國黃土與黃土滑坡[J];巖石力學與工程學報;2007年07期

8 劉小麗,鄧建輝,李廣濤;滑帶土強度特性研究現(xiàn)狀[J];巖土力學;2004年11期

9 周健,池永,池毓蔚,徐建平;顆粒流方法及PFC2D程序[J];巖土力學;2000年03期

10 陳聿恕;;用汞壓法分析多孔體的結(jié)構(gòu)[J];粉末冶金技術(shù);1987年04期

本文編號：2859825