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黄土-基岩接触面特性的环剪试验研究

2020-12-08阅读(896)

黄土-基岩接触面特性的环剪试验研究

论文摘要

在各类地质灾害中,滑坡危害性较大、分布性较广,对滑坡的研究涉及到土与不同岩土体接触面的大剪切力学特性问题,且在各类基础设施和民用建筑中,土与结构的接触面问题也较为常见,关于接触面问题的研究一直是土与结构静动力相互作用研究中十分重要和关键的课题之一。本文采用HJ-1型环剪仪进行试验,对环剪仪进行简要改装,设置剪切层以上为土样,剪切层以下为有机玻璃环模拟粗糙基岩接触面,在不同有效法向应力、剪切速率下对不同含水率、不同干密度、接触面不同粗糙程度的正常固结重塑黄土进行了接触面环剪试验,研究了不同影响因素下黄土基岩接触面的力学特性及破坏变形规律,主要得出以下结论:（1）剪切速率越大,接触面剪应力达到峰值强度和残余强度所需位移越大,且用时越短;总体来看,剪切速率对黄土-基岩接触面抗剪峰值强度和残余强度影响不大。（2）接触面抗剪强度随土体含水率的增大而减小;接触面残余粘聚力随着土体含水率的增大先增加后减小,在土体的最优含水率附近达到最大值;接触面内摩擦角随土体含水率的增加而减小,但含水率对其影响较小;随着土体含水率的增大,剪切破坏面逐渐转变为向土体内部形成剪切滑动带的破坏。（3）在较大法向应力下,干密度对接触面抗剪强度的影响很小;不同粗糙程度下的接触面峰值和残余抗剪强度都随着法向应力的增大而增大;在接触面为光滑接触面时,不同法向应力下的土接触面抗剪强度达到峰值后出现了较为明显的应变软化;当接触面为光滑接触面时,剪切破坏面均发生在黄土-基岩接触面,未发生在土体中。（4）接触面抗剪强度和接触面粘聚力随接触面粗糙度的增大而增大;粗糙度对接触面摩擦角的影响较小;粗糙度对接触面抗剪强度的影响随粗糙程度的增大逐渐弱化,粗糙度存在一个临界值,当粗糙程度超过这个临界值后,各接触面的剪应力剪切位移曲线趋于相同,不同粗糙程度接触面的粘聚力趋近于土样自身粘聚力,剪切破坏面上移到接触面以上的土体内。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景
  •   1.2 研究现状
  •     1.2.1 滑带土研究现状
  •     1.2.2 残余强度研究现状
  •     1.2.3 土与接触面研究现状
  •     1.2.4 土与接触面常用试验仪器
  •   1.3 土与接触面研究中的问题
  •   1.4 研究目的和内容
  •     1.4.1 研究目的
  •     1.4.2 研究内容
  • 第二章 试验材料设备及方案
  •   2.1 试验黄土基本物理指标
  •   2.2 土样制备及粗糙度控制
  •     2.2.1 重塑土制样器简介
  •     2.2.2 重塑土样的制备过程
  •     2.2.3 接触面粗糙程度控制
  •   2.3 试验设备
  •     2.3.1 环剪仪简介
  •     2.3.2 各项技术指标
  •     2.3.3 仪器操作步骤
  •     2.3.4 计算原理
  •   2.4 试验方案
  • 第三章 黄土-基岩接触面环剪试验研究
  •   3.1 概述
  •   3.2 试验结束标准及剪切面形态
  •     3.2.1 试验结束标准
  •     3.2.2 试验结束接触面形态
  •   3.3 剪切速率对接触面环剪试验结果的影响
  •   3.4 含水率对接触面环剪试验结果的影响
  •     3.4.1 含水率对接触面剪应力剪切位移曲线的影响
  •     3.4.2 含水率对接触面粘聚力的影响
  •     3.4.3 含水率对接触面摩擦角的影响
  •     3.4.4 含水率对接触面剪切破坏位置的影响
  •     3.4.5 含水率对接触面剪胀（缩）特性的影响
  •   3.5 干密度对接触面环剪试验结果的影响
  •   3.6 法向应力对接触面环剪试验结果的影响
  •   3.7 本章小结
  • 第四章 粗糙程度对黄土-基岩接触面力学特性影响
  •   4.1 黄土-基岩光滑接触面的剪切特性
  •     4.1.1 接触面剪应力剪切位移关系曲线
  •     4.1.2 接触面剪切破坏强度
  •     4.1.3 接触面剪切破坏位置
  •   4.2 粗糙度对黄土-基岩接触面剪切特性的影响
  •     4.2.1 粗糙度对接触面剪应力剪切位移曲线的影响
  •     4.2.2 粗糙度对接触面粘聚力的影响
  •     4.2.3 粗糙度对接触面摩擦角的影响
  •     4.2.4 粗糙度对强度指标有效系数的影响
  •     4.2.5 粗糙度对接触面剪切破坏位置的影响
  •     4.2.6 粗糙度对接触面剪胀（缩）特性的影响
  •   4.3 粗糙度影响机理分析
  •     4.3.1 光滑接触面影响机理
  •     4.3.2 粗糙接触面影响机理
  •   4.4 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  •   5.1 主要结论
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 杨晨

    导师: 骆亚生

    关键词: 黄土,接触面,环剪试验,抗剪强度,残余强度

    来源: 西北农林科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 地质学,建筑科学与工程

    单位: 西北农林科技大学

    基金: 国家自然科学基金“基于结构性变化的黄土滑坡灾变机理研究”(编号:51178392)

    分类号: TU444;TU45

    总页数: 74

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