本文關鍵詞：膨脹土殘余強度試驗研究

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【摘要】：膨脹土是一種易吸水膨脹軟化、失水收縮開裂的高塑性黏土,其抗剪強度是研究路塹、路堤、渠道和土壩等邊坡穩(wěn)定性重要參數。由于其脹縮性、裂隙性和超固結性,使得其力學性質較一般黏土復雜,給工程帶來了極大的危害。膨脹土邊坡變形破壞的演化即為邊坡土體的抗剪強度由峰值向殘余強度逐步衰減的過程。因此,在進行膨脹土邊坡穩(wěn)定分析時,應結合工程實際,考慮土體強度指標的選取問題。本文以南水北調河北磁縣段的膨脹土為研究對象,利用應變式直剪儀、直剪/殘余剪切儀、常規(guī)三軸試驗和“預切面”三軸試驗以及數值模擬軟件等對其強度特性以及衰減規(guī)律進行了系列研究。主要研究內容和成果如下:(1)采用電動應變控制式直接剪切儀研究該區(qū)域不同黏粒含量的膨脹土在不同法向應力和不同狀態(tài)下抗剪強度特性。研究發(fā)現:飽和后膨脹土試樣的抗剪強度明顯降低,固結后強度提高,且飽和作用對黏粒含量較大的中膨脹土強度的削弱作用較為顯著,固結作用對黏粒含量較小的弱膨脹土強度的“治愈”作用更加明顯。隨土中黏粒含量的增大,其黏聚力逐漸減小;內摩擦角先減小后增大,臨界值在32%左右。(2)采用直剪/殘余剪切試驗系統(tǒng),在緩慢剪切速率下研究膨脹土的殘余強度特性。結果表明:膨脹土試樣峰值強度后的抗剪強度降低幅度隨黏粒含量的增加而明顯增大;殘余強度τ_r隨黏粒含量增加逐漸減小,兩者成指數關系;殘余強度φ_r值與黏粒含量成對數關系,c_r值則比較離散;黏粒含量主要通過控制殘余強度的φ_r值大小來影響土體的抗剪強度。當豎向荷載較大時,膨脹土峰值強度和殘余強度均有一定的提高,但對于黏粒含量較大的膨脹土效果不是很明顯。(3)為研究復雜應力條件下膨脹土殘余強度特征,提出膨脹土常規(guī)三軸試驗和“預切面”三軸試驗,與直剪/殘余剪切試驗的結果進行對比分析,發(fā)現采用預切面傾角為(45°+φ/2)的三軸試樣測得的殘余強度與反復直剪試驗結果最為接近�！邦A切面”三軸試驗能更好的模擬土樣的受力狀態(tài),是合理可行的。最后通過整合三軸試驗結果建立完整的膨脹土應變軟化曲線,為揭示土體強度特征提供一定的理論價值和實際應用參考價值。(4)在考慮膨脹土邊坡的大氣影響層條件下,研究邊坡穩(wěn)定性計算過程中材料強度參數的選取對邊坡穩(wěn)定性計算結果的影響程度。發(fā)現隨大氣影響層土體抗剪強度指標下降,膨脹土邊坡的安全系數也隨之下降,邊坡逐漸趨于不穩(wěn)定狀態(tài);隨風化層影響深度的增大,膨脹土邊坡的安全系數逐漸降低。膨脹土邊坡一般在坡面大氣影響深度范圍內。
【關鍵詞】：膨脹土 黏粒含量 抗剪強度 殘余強度 預切面 三軸試驗
【學位授予單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU443;TU411
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國內外研究現狀與存在的問題12-18
• 1.2.1 土體抗剪強度的研究現狀12-15
• 1.2.2 膨脹土邊坡破壞與穩(wěn)定性分析研究現狀15-17
• 1.2.3 存在的問題17-18
• 1.3 本文主要研究內容和技術路線18-21
• 1.3.1 研究內容18-19
• 1.3.2 研究技術路線19-21
• 2 膨脹土基本物理力學特性試驗研究21-29
• 2.1 膨脹土的基本物理性質21-24
• 2.2 膨脹土抗剪強度試驗24-27
• 2.2.1 試樣制備24
• 2.2.2 試驗結果分析24-27
• 2.3 本章小結27-29
• 3 膨脹土反復直剪試驗研究29-43
• 3.1 試驗方法29-30
• 3.2 原狀膨脹土殘余強度試驗30-35
• 3.2.1 試樣制備30
• 3.2.2 試驗結果分析30-35
• 3.3 膨脹土重塑樣殘余強度試驗35-40
• 3.3.1 試樣制備36
• 3.3.2 試驗結果分析36-40
• 3.4 本章小結40-43
• 4 膨脹土“預切面”三軸試驗研究43-59
• 4.1 三軸試驗原理43-45
• 4.2 試驗方法45-46
• 4.3 常規(guī)三軸試驗和 預切面‖三軸試驗結果46-55
• 4.3.1 三軸試驗后試樣狀態(tài)46-49
• 4.3.2 三軸試驗數據處理方法與結果49-55
• 4.4 膨脹土三軸應變軟化全過程曲線55-57
• 4.5 本章小結57-59
• 5 膨脹土邊坡穩(wěn)定性分析59-69
• 5.1 強度折減法的基本原理59-60
• 5.2 建立模型60-61
• 5.2.1 計算模型概述60-61
• 5.2.2 巖土體力學參數61
• 5.3 不同工況下膨脹土邊坡數值模擬結果61-65
• 5.4 FLAC 3D數值模擬結果分析65-68
• 5.4.1 強度折減法邊坡失穩(wěn)判據研究與分析65-67
• 5.4.2 不同工況下膨脹土邊坡穩(wěn)定性分析67
• 5.4.3 大氣影響層厚度邊坡對穩(wěn)定性的影響67-68
• 5.5 本章小結68-69
• 6 結論與展望69-71
• 6.1 結論69-70
• 6.2 展望70-71
• 攻讀學位期間參加的科研項目及發(fā)表的學術論文71-73
• 致謝73-75
• 參考文獻75-77

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

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本文編號：877501