【摘要】：目前,非飽和土的研究己成為當(dāng)今世界研究的熱點(diǎn)問題,非飽和土的力學(xué)性質(zhì)與經(jīng)典的飽和土力學(xué)存在很大差異,其工程性質(zhì)更為復(fù)雜。工程實(shí)踐中,我們遇到的土大多都處于非飽和狀態(tài),尤其是地下水位以上的土,隨著季節(jié)的更替和降水量的變化其非飽和狀態(tài)也是在不斷變化的。因此,對非飽和土工程性質(zhì)的研究是非常必要的。非飽和土的抗剪強(qiáng)度問題是非飽和類工程穩(wěn)定性分析中的一個關(guān)鍵問題,尤其是非飽和類邊坡工程,其抗剪強(qiáng)度研究是分析邊坡失穩(wěn)變形的必要條件。 馬家溝地區(qū)的邊坡常年受到庫水位波動的影響,使得該地區(qū)的邊坡工程與非飽和土的工程性質(zhì)緊密的聯(lián)系在一起。為此,本文以馬家溝Ⅰ號滑坡的滑體土為研究對象,對該區(qū)的非飽和粉質(zhì)粘土進(jìn)行了系統(tǒng)而深入的非飽和土力學(xué)性質(zhì)的研究,為分析馬家溝地區(qū)邊坡工程在庫水位波動和地表降雨過程中的破壞變形提供基礎(chǔ)資料。本文所取得的研究成果如下： (1)對非飽和土的基本理論做了詳細(xì)的概述,介紹了兩類國內(nèi)外公認(rèn)的非飽和土的應(yīng)力理論,總結(jié)了前人對非飽和土強(qiáng)度理論的研究成果,并對非飽和土的本構(gòu)模型及其適用性做了分析總結(jié),使初學(xué)者對非飽和土的理論有了初步的認(rèn)識。 (2)土水特征曲線是非飽和土力學(xué)性質(zhì)研究的基礎(chǔ)工作,研究非飽和土的工程性質(zhì)首先要了解其土水特征曲線的基本形態(tài)。在巖土工程中,由于邊坡穩(wěn)定性評價以及庫水位波動對邊坡穩(wěn)定性的重要作用等方面都需要用到土-水特征曲線方面的相關(guān)理論,所以近年來土-水特征曲線理論在巖土工程領(lǐng)域中得到了飛速發(fā)展。除此之外,非飽和土的強(qiáng)度、滲透性以及體積變化等重要工程性質(zhì)均可以從土-水特征曲線中間接得出。本文介紹了土水特征曲線的基本特性及其影響因素,并對土水特征曲線的方程進(jìn)行了詳盡的總結(jié),用5Bar的壓力板儀對馬家溝的滑體土及0.2%纖維土進(jìn)行了土水試驗(yàn),并對試驗(yàn)曲線進(jìn)行了詳細(xì)的對比分析。從擬合曲線中可知,0.2%纖維土的進(jìn)氣值低于粉質(zhì)粘土,殘余體積含水量高于粉質(zhì)粘土,其脫濕過程中的脫濕速率也較為平緩。說明0.2%纖維土的持水能力較強(qiáng),水穩(wěn)性較好。 (3)利用GDS非飽和反壓剪切儀對馬家溝地區(qū)的非飽和粉質(zhì)粘土進(jìn)行了控制基質(zhì)吸力的非飽和直剪試驗(yàn)研究。對GDS非飽和反壓剪切儀做了詳細(xì)的介紹,指出了進(jìn)行非飽和直剪試驗(yàn)的試驗(yàn)步驟及制樣過程,最后對不同基質(zhì)吸力下的試驗(yàn)結(jié)果從固結(jié)變形、剪脹性、剪應(yīng)力和剪切強(qiáng)度多方面進(jìn)行了總結(jié)分析,并對非飽和土的抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力變化的機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。①在相同的基質(zhì)吸力下,隨著豎向荷載的增加,試樣的固結(jié)量明顯增大。②基質(zhì)吸力的增大會增加土體的剪脹勢,豎向荷載的增加可以壓制土顆粒在剪切過程中的翻轉(zhuǎn),從而使得試樣的剪脹性減少。③試樣的剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線呈剪切硬化型。試驗(yàn)中的粉質(zhì)粘土試樣均為重塑樣,均勻性較好,所以在外力作用下土體內(nèi)部的受力較為均勻。當(dāng)剪切到一定位移后,土體并沒有發(fā)生剪切脆性破壞,而是保持著一定的剪切強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。④土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力,是土的重要力學(xué)指標(biāo)之一。非飽和粉質(zhì)粘土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力呈較好的線性關(guān)系,隨著基質(zhì)吸力的增大,粉質(zhì)粘土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大,尤其是粘聚力的增加非常明顯。⑤隨著豎向荷載的增加,非飽和粉質(zhì)粘土的抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力變化的速率逐漸增大,說明土中的基質(zhì)吸力對土體抗剪強(qiáng)度的影響隨著豎向荷載的增加而增大。⑥由于基質(zhì)吸力的存在使得土體骨架內(nèi)部產(chǎn)生了附加的摩擦力(表觀粘聚力)。含水量的增加使得非飽和土中基質(zhì)吸力減小,導(dǎo)致其附加的表觀粘聚力的降低,從而使得土體的抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力的減小(含水量的增加)而降低。這是馬家溝地區(qū)粉質(zhì)粘土的抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力減小而降低的主要原因之一。另外,水分進(jìn)入到土體中后會破壞±中膠結(jié)物質(zhì)的結(jié)構(gòu),使粘粒成分的吸附水膜增厚,土顆粒之間的膠結(jié)減弱,導(dǎo)致粉質(zhì)粘土中的結(jié)構(gòu)凝聚力降低,顆粒間易于滑動。 (4)同樣用GDS非飽和反壓剪切儀對0.2%纖維土進(jìn)行了控制基質(zhì)吸力的非飽和直剪試驗(yàn)研究,主要是為了研究纖維對不同基質(zhì)吸力下的非飽和土的改良效果。①在非飽和粉質(zhì)粘土中摻入纖維后,土顆粒與纖維絲之間發(fā)生咬合摩阻力,使得土體更易發(fā)生翻轉(zhuǎn),從而使得纖維試樣的剪脹現(xiàn)象更加明顯。②纖維材料能夠改變土體的結(jié)構(gòu),使土體內(nèi)的孔隙不均。在剪切過程中,纖維材料達(dá)到其最大的摩阻力之后,纖維絲與土顆粒之間的咬合力會出現(xiàn)迅速下降,從而使得部分試樣的剪應(yīng)力曲線表現(xiàn)為軟化型。③在不同的基質(zhì)吸力下,非飽和粉質(zhì)粘土中摻入纖維后土體的抗剪強(qiáng)度均有明顯的提高,土體的抗剪強(qiáng)度最高可提高29.52%。④隨著基質(zhì)吸力的增加(即含水率的減少)土體的抗剪強(qiáng)度的提高值逐漸降低。⑤通常,人們只是研究纖維對土抗剪強(qiáng)度的改良效果,而忽視了土中基質(zhì)吸力(即飽和度)的影響。在非飽和土工程中,單純的以某一飽和度下土的改良效果而應(yīng)用到工程實(shí)踐中是不合理的,由于土中基質(zhì)吸力的存在和不斷變化,使得纖維對非飽和土抗剪強(qiáng)度的改良效果是隨基質(zhì)吸力變化而變化的。因此,在工程實(shí)踐中,尤其是對于加筋工程,考慮基質(zhì)吸力的影響,對保證工程質(zhì)量和提高工程效益都是非常有必要的。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU411.7

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張小平;施斌;;加筋纖維膨脹土的試驗(yàn)研究[J];長江科學(xué)院院報(bào);2008年04期

2 施斌;粘性土微觀結(jié)構(gòu)研究回顧與展望[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);1996年01期

3 龔壁衛(wèi),劉艷華,詹良通;非飽和土力學(xué)理論的研究意義及其工程應(yīng)用[J];人民長江;1999年07期

4 唐朝生;施斌;高瑋;蔡奕;劉瑾;;含砂量對聚丙烯纖維加筋黏性土強(qiáng)度影響的研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2007年S1期

5 盧肇鈞,張惠明,陳建華,馮滿;非飽和土的抗剪強(qiáng)度與膨脹壓力[J];巖土工程學(xué)報(bào);1992年03期

6 陳正漢,周海清,DGFredlund;非飽和土的非線性模型及其應(yīng)用[J];巖土工程學(xué)報(bào);1999年05期

7 龔曉南;21世紀(jì)巖土工程發(fā)展展望[J];巖土工程學(xué)報(bào);2000年02期

8 邢義川,謝定義,李振;非飽和土的應(yīng)力傳遞機(jī)理與有效應(yīng)力原理[J];巖土工程學(xué)報(bào);2001年01期

9 雷勝友,丁萬濤;加筋纖維抑制膨脹土膨脹性的試驗(yàn)[J];巖土工程學(xué)報(bào);2005年04期

10 欒茂田,李順群,楊慶;非飽和土的理論土-水特征曲線[J];巖土工程學(xué)報(bào);2005年06期

，

本文編號：2394260