干密度和含水量对太原重塑黄土强度及强度参数影响的研究

摘要

随着我国黄土地区城市的发展，越来越多的地表浅层土体成为工程活动的对象，而山西地表大面积分布着深厚的黄土层，它自然的成为了工程建设的主要资源。由于黄土的性质特殊，如果不能对它的工程特性做到深入的认识，很容易引发工程质量的隐患，因此开展对黄土的强度及强度参数的研究就显得尤为重要了。 鉴于此，本次论文以山西太原某建筑工地内的基坑扰动土为研究对象。在对其了解基本物理特性后进行室内击实试验，研究黄土试样在不同含水量和不同击实功下其干密度值的变化。然后通过预湿法和风干法制取的不同干密度和不同含水量的太原重塑黄土试样，在 4 种垂直压力为下分别进行快剪试验，得出试样的抗剪强度及强度参数c、φ值，并进一步对其展开了研究。最后通过不同干密度不同含水量的太原重塑黄土试样在 3 种围压下进行不固结不排水（UU）三轴压缩试验，分析了干密度、含水量和围压对黄土试样的应力应变关系的影响及其原因，并对其抗剪强度、强度参数c、φ值和偏应力极值的影响因素进行了研究。 根据室内击实试验的得出的数据表明，黄土试样在相同的击实功下其干密度总是随着含水量的增加呈现出先变大后减小的趋势，且在同一含水量下，黄土试样的干密度随着击实功的增大而增加。处于较低含水量下的黄土试样，其干密度随着击实功的增加变化的更加的显著。 由直剪试验得出水分对黄土的强度有削弱的作用，在同一含水量下，强度包线的斜率和截距总是随着干密度的增加而变大。黄土试样的强度参数c、φ 值随着含水量的增加而逐渐减小，且干密度越大的试样对水的敏感性越强。黄土试样的黏聚力c与含水量ω之间存在指数函数的关系，内摩擦角φ与含水量ω之间存在着线性函数的关系。其强度参数c、φ值总是随着干密度的增加而呈现近似线性的增长。且对于黏聚力c来说，含水量小的试样随着干密度的增加其变化的范围更加显著。并通过试样的c、φ值与含水量ω和干密度ρd之间的函数关系，将其Mohr-Coulom抗剪强度公式表示成为含有正应力σ、含水量ω和干密度ρd参数的表达式。 由三轴压缩试验得出黄土试样随着含水量的增加，围压的增大和干密度的减小，黄土试样的(σ3-σ1)~ε1关系曲线逐渐由弱硬化型向强硬化型转变。通过对黄土试样处于极限平衡时(σ3-σ1)~ε1关系，线性拟合得出黄土试样的c、φ 值。并得出黄土试样随着周围围压和干密度的增加使得黄土的偏应力极值增大，含水量的增加使得黄土试样的偏应力极值减小。将三轴试验剪切破坏时的抗剪强度（τf）与拟合函数得出的数值进行比较，验证拟合函数得出数据是较为合理的。通过三轴压缩试验所得的强度参数c、φ值与直剪试验的实测结果进行对比，得到由三轴试验所得的黏聚力c和内摩擦角φ的数值总是大于直剪试验结果的结论。

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