膨脹土殘余強度試驗研究
本文關(guān)鍵詞:膨脹土殘余強度試驗研究
更多相關(guān)文章: 膨脹土 黏粒含量 抗剪強度 殘余強度 預(yù)切面 三軸試驗
【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(shù)。由于其脹縮性、裂隙性和超固結(jié)性,使得其力學(xué)性質(zhì)較一般黏土復(fù)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(yīng)結(jié)合工程實際,考慮土體強度指標(biāo)的選取問題。本文以南水北調(diào)河北磁縣段的膨脹土為研究對象,利用應(yīng)變式直剪儀、直剪/殘余剪切儀、常規(guī)三軸試驗和“預(yù)切面”三軸試驗以及數(shù)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(nèi)容和成果如下:(1)采用電動應(yīng)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(yīng)力和不同狀態(tài)下抗剪強度特性。研究發(fā)現(xiàn):飽和后膨脹土試樣的抗剪強度明顯降低,固結(jié)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(jié)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(nèi)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(jié)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(shù)關(guān)系;殘余強度φ_r值與黏粒含量成對數(shù)關(guān)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(dāng)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(fù)雜應(yīng)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(yù)切面”三軸試驗,與直剪/殘余剪切試驗的結(jié)果進行對比分析,發(fā)現(xiàn)采用預(yù)切面傾角為(45°+φ/2)的三軸試樣測得的殘余強度與反復(fù)直剪試驗結(jié)果最為接近!邦A(yù)切面”三軸試驗?zāi)芨玫哪M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(jié)果建立完整的膨脹土應(yīng)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(yīng)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(shù)的選取對邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果的影響程度。發(fā)現(xiàn)隨大氣影響層土體抗剪強度指標(biāo)下降,膨脹土邊坡的安全系數(shù)也隨之下降,邊坡逐漸趨于不穩(wěn)定狀態(tài);隨風(fēng)化層影響深度的增大,膨脹土邊坡的安全系數(shù)逐漸降低。膨脹土邊坡一般在坡面大氣影響深度范圍內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】:膨脹土 黏粒含量 抗剪強度 殘余強度 預(yù)切面 三軸試驗
【學(xué)位授予單位】:華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)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(nèi)外研究現(xiàn)狀與存在的問題12-18
- 1.2.1 土體抗剪強度的研究現(xiàn)狀12-15
- 1.2.2 膨脹土邊坡破壞與穩(wěn)定性分析研究現(xiàn)狀15-17
- 1.2.3 存在的問題17-18
- 1.3 本文主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線18-21
- 1.3.1 研究內(nèi)容18-19
- 1.3.2 研究技術(shù)路線19-21
- 2 膨脹土基本物理力學(xué)特性試驗研究21-29
- 2.1 膨脹土的基本物理性質(zhì)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(jié)果分析24-27
- 2.3 本章小結(jié)27-29
- 3 膨脹土反復(fù)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(jié)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(jié)果分析36-40
- 3.4 本章小結(jié)40-43
- 4 膨脹土“預(yù)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(yù)切面‖三軸試驗結(jié)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(shù)據(jù)處理方法與結(jié)果49-55
- 4.4 膨脹土三軸應(yīng)變軟化全過程曲線55-57
- 4.5 本章小結(jié)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(xué)參數(shù)61
- 5.3 不同工況下膨脹土邊坡數(shù)值模擬結(jié)果61-65
- 5.4 FLAC 3D數(shù)值模擬結(jié)果分析65-68
- 5.4.1 強度折減法邊坡失穩(wěn)判據(jù)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(jié)68-69
- 6 結(jié)論與展望69-71
- 6.1 結(jié)論69-70
- 6.2 展望70-71
- 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
- 致謝73-75
- 參考文獻75-77
【參考文獻】
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,本文編號:877501
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