陇东地区非饱和黄土土水特征曲线及强度特性试验研究

摘要

陇东地区为典型的非饱和黄土地区，拥有目前我国保存最完整、面积最大的黄土塬，具有非常重要的研究价值。但是由于各种原因，过去西北地区黄土的研究多集中在兰州、西安等地，陇东地区涉及较少。因此本文依托甘肃省建设科技攻关项目“超大厚度特征黄土结构体与基础优化研究”（项目编号JK2014-34），重点对陇东地区Q3非饱和黄土的土水特征曲线和强度特性进行了试验研究和理论分析，主要工作和取得的成果如下：
　　（1）研究了初始干密度和净平均应力对非饱和黄土土水特征曲线的影响。结果表明：基质吸力相同时，试样的含水量随着净平均应力的增大而减小；初始干密度越大，试样减湿率越小，最终含水量越大。利用Van Genuchten模型对试验数据拟合发现：残余体积含水量θr随着净平均应力的增大逐渐减小；拟合参数α和n随净平均应力的增大变化较小；初始干密度对土水特征曲线的影响主要体现在参数θr和参数α上，而参数n受其影响较小。
　　（2）对陇东地区原状黄土和重塑黄土进行了控制基质吸力和净围压为常数的三轴固结排水剪切试验。结果表明：本文试验基质吸力和净围压范围内，基质吸力一定，随着净围压的增大，原状黄土的(σ1-σ3)-ε1曲线从弱硬化型逐渐向强硬化型转变；随着初始干密度的增大，重塑黄土的(σ1-σ3)-ε1曲线从应变硬化型逐渐向理想弹塑性再向应变软化型发展。随着基质吸力的增大，原状黄土的吸力摩擦角ψb逐渐减小，黏聚力和内摩擦角均呈非线性增加，其中内摩擦角增幅较小；重塑黄土的吸力摩擦角ψb随着初始干密度的增加而增大；基质吸力和初始干密度主要通过影响重塑黄土的黏聚力进而影响土体抗剪强度。
　　（3）利用土水特征曲线得到原状黄土的抗剪强度预测值，将其与实测值进行对比，分析了各预测公式的准确性以及误差原因。最后基于抗剪强度实测值，通过数学拟合方式，得到陇东地区非饱和原状黄土的抗剪强度公式。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3土水特征曲线研究现状

1.4非饱和土强度特性研究现状

1.5本文研究内容

第2章 陇东地区黄土基本性质及试验方案设计

2.1陇东地区黄土的基本性质

2.2试验方案设计

2.3试验仪器以及注意事项

2.4本章小结

第3章 陇东地区非饱和黄土广义土水特征曲线试验研究

3.1土水特征曲线

3.2土水特征曲线试验步骤

3.3试验结果及分析

3.4 Van Genuchten模型对试验数据的拟合结果及分析

3.5本章小结

第4章 陇东地区非饱和黄土强度特性试验研究

4.1试验方法、仪器及步骤

4.2应力-应变特性试验结果及分析

4.3强度特性试验结果及分析

4.4本章小结

第5章 基于土水特征曲线预测非饱和黄土抗剪强度

5.1基于SWCC预测非饱和土抗剪强度理论

5.2原状黄土SWCC试验结果及分析

5.3抗剪强度预测值与实测值对比分析

5.4陇东地区非饱和原状黄土数学拟合抗剪强度公式

5.5本章小结

结论和展望

结论

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间科研成果