山西沁水盆地上第三系雜色粘土是一種特殊的中等膨脹土,在黃土-第三系粘土層界面第三系粘性土失水開裂,為雨水入滲提供優(yōu)勢通道,遇水軟化,在開挖卸荷、堆填加載和水動力作用的影響,該地層的邊坡穩(wěn)定性差,黃土與雜色粘土的不整合接觸面發(fā)生多處滑塌,在高鐵建設(shè)過程中造成較大影響,將來對高鐵的安全運行具有潛在風險。因此研究該類雜色粘土裂縫開裂及發(fā)育機理對防治滑坡災(zāi)害具有重要意義。(1)對第三系雜色粘土通過干濕循環(huán)試驗和不同速率蒸發(fā)完整的揭示了該類雜色粘土開裂與含水率、蒸發(fā)作用之間的關(guān)系,其中黃綠色粘土含有較多蒙脫石與伊利石,失水體積變形大,最易開裂,灰綠色粘土次之,灰黑色粘土中有機質(zhì)含量高失水基本不產(chǎn)生裂縫;(2)通過圖像閾值分割處理提取裂縫,直觀展示了裂縫的形態(tài)特征,定量計算裂縫寬度、長度與面積變化;對不同含水率灰綠色粘土進行CT掃描,利用深度學習等圖像處理技術(shù)得到土體內(nèi)部微裂隙三維形態(tài)特征,研究發(fā)現(xiàn)原生裂縫雖然微小但是控制后續(xù)裂縫擴張的主要因素,在失水干縮過程中貫通形成主裂縫,次生裂縫普遍較為微小,裂縫寬度與長度均小于原生裂縫,可作為下一次開裂的“開裂核”;(3)通過自研土體單軸拉伸儀試驗得到不同...

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 研究意義及主要工作
第二章 研究區(qū)工程地質(zhì)特征
    2.1 研究區(qū)概況
        2.1.1 地理位置與氣候條件
        2.1.2 水文條件
        2.1.3 地層巖性
        2.1.4 區(qū)域構(gòu)造
    2.2 研究區(qū)邊坡滑塌情況
    2.3 雜色粘土基本物理力學性質(zhì)
        2.3.1 雜色粘土密度、干密度及含水率試驗
        2.3.2 雜色粘土粒徑級配實驗
        2.3.3 界限含水率
        2.3.4 雜色粘土自由膨脹率試驗
        2.3.5 灰黑色粘土有機質(zhì)含量測定
    2.4 雜色粘土礦物成分組成
    2.5 雜色粘土顯微結(jié)構(gòu)
第三章 雜色粘土表面裂隙特征
    3.1 試驗方案
        3.1.1 干濕循環(huán)試驗
        3.1.2 強蒸發(fā)速率下粘土開裂試驗
    3.2 雜色粘土表面裂縫的形成與特征
        3.2.1 干濕循環(huán)下雜色粘土表面裂縫的產(chǎn)生與擴張
        3.2.2 強蒸發(fā)速率下雜色粘土表面裂縫特征
    3.3 雜色粘土表面裂縫定量化研究
第四章 粘土內(nèi)部裂隙微結(jié)構(gòu)特征
    4.1 CT掃描實驗
        4.1.1 三維可視化研究的發(fā)展
        4.1.2 CT掃描實驗方案
        4.1.3 CT掃描結(jié)果
    4.2 CT圖像信息處理
        4.2.1 灰度圖像閾值分割
        4.2.2 深度學習裂縫三維重建
    4.3 裂縫特征及體積變化
        4.3.1 天然-原生裂縫
        4.3.2 失水-次生裂縫
第五章 雜色粘土開裂機理研究
    5.1 抗剪強度指標變化
        5.1.1 干濕循環(huán)對抗剪強度影響
        5.1.2 水作用下雜色粘土力學特征
    5.2 雜色粘土抗拉強度研究
        5.2.1 單軸拉伸實驗方案
        5.2.2 土體單軸拉伸
        5.2.3 單軸拉伸試驗結(jié)果
        5.2.4 粘聚力與土體單軸拉伸強度的關(guān)系
    5.3 基質(zhì)吸力與抗拉強度的關(guān)系
        5.3.1 雜色粘土土水特征曲線
        5.3.2 基質(zhì)吸力與抗拉強度的關(guān)系
第六章 結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3772410