本文關(guān)鍵詞：土體流變性能及其對邊坡穩(wěn)定性影響研究

  更多相關(guān)文章： 土體 流變性能 蠕變 應(yīng)力松弛 邊坡穩(wěn)定性

【摘要】：邊坡失穩(wěn)研究一直是工程界研究的熱點問題,作為構(gòu)成邊坡的主要材料,土的流變性質(zhì)與邊坡穩(wěn)定性息息相關(guān),但是,從黏性土到砂性土,土體的流變性質(zhì)差異較大,目前尚缺少系統(tǒng)研究。本文以風(fēng)化頁巖土和沙作為基體材料,模擬了從黏土到砂土共計5種土樣,結(jié)合理論分析,采用實驗研究的方法對其流變特性進行了系統(tǒng)研究,并與邊坡失穩(wěn)之間的關(guān)系進行了有限元模擬與分析。①通過室內(nèi)試驗,得出土體流變性能與各影響因素間定量規(guī)律:1)在相同液限含水率百分比下,土體蠕變變形隨含砂率增加而減小,應(yīng)力松弛時初應(yīng)力、終應(yīng)力及松弛量隨含砂率增加而增加,松弛比隨含砂率增加而減小。試驗表明,當含水率為0.923ω_L時,A土(低液限黏土)蠕變變形與B土(含砂低液限黏土)、C土(含砂低液限黏土)、D土(砂質(zhì)黏土)、E土(砂質(zhì)黏土)相比,分別提高70.90%、117.59%、198.78%、630.62%;應(yīng)力松弛時,E土與A土相比,初應(yīng)力、終應(yīng)力、松弛量分別提高688.87%、2430.45%、172.90%,松弛比降低65.37%;2)土體蠕變變形隨含水率增大而增大,以A土為例,含水率為0.923ω_L時蠕變變形量分別為含水率為0.823ω_L、0.723ω_L、0.623ω_L、0.523ω_L時的1.21、2.35、11.10、20.26倍;應(yīng)力松弛時的初應(yīng)力、終應(yīng)力和松弛量隨含水率增大而減小,松弛比隨含水率增大而增大,以A土為例,含水率為0.523ω_L時初應(yīng)力、終應(yīng)力、松弛量較含水率為0.923ω_L時增長1088.85%、3002.79%、521.82%,松弛比則降低47.73%;3)土體蠕變變形隨應(yīng)力等級提高而增大,且應(yīng)力超過一臨界值時,土體會發(fā)生非衰減蠕變,即發(fā)生不收斂的失穩(wěn)變形。土體發(fā)生非衰減蠕變時的蠕變變形隨含砂率的增加而減小,A到D四種土發(fā)生非衰減蠕變時的蠕變變形量分別為46.25×10~4με、28.75×10~4με、12.12×10~4με和2.5×10~4με,發(fā)生衰減蠕變與非衰減蠕變間的臨界應(yīng)力隨含砂率增加先增大后減小,A到D四種土臨界應(yīng)力分別為32.61k Pa、54.89k Pa、32.30k Pa、13.68k Pa;應(yīng)力松弛試驗中,軸向應(yīng)變較小時,初應(yīng)力、終應(yīng)力、松弛量隨應(yīng)變增長而增長,松弛比則相反,應(yīng)變較大時,土體由于破壞卸載,無論應(yīng)變多大,其初應(yīng)力都是一相對恒定值,終應(yīng)力隨應(yīng)變增大而減小,松弛量和松弛比隨應(yīng)變增大而增大;4)隨加載速率的增加,土體蠕變變形增加,應(yīng)力松弛的初應(yīng)力、松弛量和松弛比增加,終應(yīng)力降低。加載速率增大5倍,含水率為0.723ω_L的A土蠕變變形增長20.10%,應(yīng)力松弛時初應(yīng)力、松弛量和松弛比分別增加3.83%、24.41%和19.79%,而終應(yīng)力降低9.29%;②土體流變特性與邊坡穩(wěn)定性間關(guān)系:1)土體蠕動變形是土質(zhì)邊坡發(fā)生變形破壞的關(guān)鍵因素,且伴隨著邊坡變形破壞的所有階段;2)對同種土體蠕變性能影響最大的因素是含水率,邊坡工程中應(yīng)特別注意防排水設(shè)施的設(shè)計、施工和維護,保證邊坡中的水及時排除,邊坡土體含水率不應(yīng)長期高于從固體狀態(tài)到流變狀態(tài)轉(zhuǎn)變的臨界含水率;3)對一邊坡工程進行現(xiàn)場監(jiān)測和取土試驗數(shù)據(jù)表明,邊坡土體蠕變性能呈現(xiàn)出“季節(jié)性”,多雨季節(jié)土體蠕變性能強,邊坡位移增長快,少雨季節(jié)土體蠕變性能不明顯,邊坡位移增長慢,這一規(guī)律與數(shù)值模擬結(jié)果一致;4)高含水率下,含砂率低的黏土中的水難以流出,土樣容易滑動(流動),更不穩(wěn)定,因此,在多雨地區(qū),若邊坡坡度小于砂土休止角或有支檔結(jié)構(gòu)時,砂土比黏土更適合作為邊坡填筑材料;5)通過改善土體流變性能,可以增加邊坡穩(wěn)定性。如在土中加入少量石灰能減小土體蠕變變形,填筑邊坡時可考慮事先在土體中摻入一定量生石灰,預(yù)防滑坡或泥石流災(zāi)害發(fā)生。
【關(guān)鍵詞】：土體 流變性能 蠕變 應(yīng)力松弛 邊坡穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU43
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 研究背景和意義12-13
• 1.2 邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 邊坡基本類型13-14
• 1.2.2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害種類14-15
• 1.2.3 邊坡失穩(wěn)原因研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 土體力學(xué)狀態(tài)與流變特性簡介18-29
• 1.3.1 土體流變特性研究內(nèi)容18-20
• 1.3.2 影響土體流變特性的因素20-21
• 1.3.3 流變土體元件模型理論21-28
• 1.3.4 考慮土體流變的邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀28-29
• 1.4 存在的問題29
• 1.5 本文研究主要內(nèi)容29-32
• 第二章 土體物理性能與流變性能試驗方案設(shè)計32-44
• 2.1 土體制備及物理性能32-34
• 2.2 試驗內(nèi)容34-37
• 2.2.1 不同土體材料下試驗內(nèi)容35
• 2.2.2 不同含水率下試驗內(nèi)容35-36
• 2.2.3 不同應(yīng)力（應(yīng)變）等級下試驗內(nèi)容36-37
• 2.2.4 不同加載速率下試驗內(nèi)容37
• 2.3 試驗條件37-39
• 2.3.1 受力狀態(tài)的模擬37
• 2.3.2 試驗儀器選擇37-38
• 2.3.3 試驗加載方法選擇38-39
• 2.3.4 流變試驗控制參數(shù)確定39
• 2.4 試驗操作過程39-42
• 2.4.1 擾動土樣準備40
• 2.4.2 試樣成型40
• 2.4.3 試樣安裝40-41
• 2.4.4 試驗加載41-42
• 2.4.5 數(shù)據(jù)采集及處理42
• 2.5 本章小結(jié)42-44
• 第三章 土體蠕變性能試驗與分析44-58
• 3.1 土體材料對蠕變性能的影響44
• 3.2 含水率對土體蠕變性能的影響44-47
• 3.3 應(yīng)力等級對土體蠕變性能的影響47-48
• 3.4 加載速率對土體蠕變性能的影響48-49
• 3.5 單因素敏感性分析49-50
• 3.6 土體蠕變性能的改善50-53
• 3.7 含水率對土坡穩(wěn)定狀態(tài)影響53-56
• 3.7.1 干燥條件下土坡穩(wěn)定狀態(tài)53-54
• 3.7.2 高含水率下土坡穩(wěn)定狀態(tài)54-56
• 3.8 本章小結(jié)56-58
• 第四章 土體應(yīng)力松弛性能試驗與分析58-66
• 4.1 土體材料對應(yīng)力松弛性能的影響58
• 4.2 含水率對土體應(yīng)力松弛性能的影響58-61
• 4.3 應(yīng)變等級對土體應(yīng)力松弛性能的影響61-63
• 4.4 加載速率對土體應(yīng)力松弛性能的影響63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 土體流變性能與邊坡穩(wěn)定性的關(guān)系66-78
• 5.1 土體流變性能與邊坡失穩(wěn)關(guān)系理論分析66-67
• 5.2 基于土體流變特性的邊坡穩(wěn)定性數(shù)值計算67-76
• 5.2.1 邊坡穩(wěn)定性計算方法68-71
• 5.2.2 工程實例數(shù)值計算71-76
• 5.3 本章小結(jié)76-78
• 第六章 土體流變特性在實際邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用78-87
• 6.1 邊坡監(jiān)測背景78-80
• 6.1.1 邊坡概述78-79
• 6.1.2 氣象水文79
• 6.1.3 地層巖性79-80
• 6.1.4 不良地質(zhì)現(xiàn)象80
• 6.2 邊坡監(jiān)測方法80-81
• 6.2.1 量測點及斷面布置80
• 6.2.2 量測方法80-81
• 6.2.3 評判標準81
• 6.3 邊坡監(jiān)測現(xiàn)場實施情況81-82
• 6.3.1 控制網(wǎng)布設(shè)81
• 6.3.2 監(jiān)測點布設(shè)81-82
• 6.4 基于土體流變特性的邊坡監(jiān)測結(jié)果分析82-86
• 6.5 本章小結(jié)86-87
• 第七章 結(jié)論與展望87-90
• 7.1 主要結(jié)論87-89
• 7.2 下一步研究方向與展望89-90
• 致謝90-92
• 參考文獻92-94
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文和取得的學(xué)術(shù)成果94

【參考文獻】

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本文編號：1052130