深层硬土应力应变-渗透性试验研究

摘要

本文在以往研究成果的基础上进行深层硬土全应力应变过程的渗透性研究。完成了对薄基岩、近松散层下开采的典型深层硬土的颗粒级配分析、无侧限单轴抗压强度测试等工作；在三轴高压固结仪上完善了高压重塑土样的制作方法；利用自主研发的应力控制式三轴流变仪对典型原状饱和试样进行了应力应变过程的渗透试验，并对非饱和原状土进行了峰后变形破坏阶段的渗透试验；利用应力控制式的SLB-1型三轴渗透仪对严格控制变量的重塑黏土质砂样进行了三因素三水平正交试验以及影响因素分析，获得如下主要成果。
　　（1）根据原状土的物质组成和颗粒级配，确定所取硬土样为含黏土砂和黏土质砂，无侧限单轴抗压强度试验表明，原状土含水率提高，抗压强度下降显著。
　　（2）在轴向0~0.25应变区间内，原状样饱和后的含砂黏土在应力应变过程中渗透系数变化不大，仅在10-9cm·s-1量级上发生变化，说明饱和含砂黏土因开采导致变形或破坏时，隔水性基本保持不变。
　　（3）在轴向0~0.25应变区间内，原状饱和黏土质砂应力应变过程中渗透系数及变化程度较含砂黏土大，量级10-7~10-8cm·s-1；17%黏粒含量的黏土质砂在变形破坏时形成了稍大型裂缝及较多伴随细小裂缝，是其渗透系数显著增大的主要原因，而28%黏粒含量的黏土质砂则表现为渗透系数变化不明显，与含砂黏土渗透系数随变形的变化特征类似。
　　（4）非饱和原状土在峰后大变形破坏阶段，表现出渗透系数随应变（破坏变形）的增加而急剧增大的规律，即隔水性能急剧下降。
　　（5）采用人工神经网络方法对黏粒含量、颗粒级配、围压、应变值四变量组合与渗透系数之间的关系建立网络模型，根据模型预测的变量控制曲线可知，黏粒含量及颗粒级配对饱和黏土质砂的应力应变过程中的渗透系数影响较大，而围压的影响较小。具体影响方式为相同应力应变状态，渗透系数随黏粒含量的增加而减小，随着不均匀系数增大而增大；在应力应变过程中，渗透系数随围压的增大而减小。

目录

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景及意义(Research Background and Significance)

1.2 国内外研究现状（Research Status）

1.3 存在问题（Problems）

1.4 研究内容、方法及技术路线(Research Contents、Research Approachand Technical Route)

2 深层硬土性质及试样的制备

2.1 工程地质概述（Introduction of Engineering Geology）

2.2 硬土的基本性质(Basic Properties of Hard Soil Samples)

2.3 渗透试验试样制备（ Specimen Preparation for Permeability Test）

2.4 本章小结（Chapter Summary）

3 深层原状土应力应变过程渗透试验研究

3.1 单轴条件下原状土的全应力应变过程（ The Stress-strain Process of Undisturbed Soil under Uniaxial Stress Condition）

3.2 饱和原状土应力应变过程中的渗透试验（Penetrantion Test in Stress-strain Process）

3.3 饱和原状土应力应变过程渗透特征（ Permeability Characteristic in Stress-strain Process of Saturated Undisturbed Soil）

3.4 非饱和原状土应力应变过程渗透特征（ Permeability Characteristic in Stress-strain Process of Unsaturated Undisturbed Soil）

3.5 本章小结（Chapter Summary）

4 影响黏土质砂应力应变过程渗透性因素分析试验

4.1 试验仪器（Test Instrument）

4.2 试验方案设计及步骤（ Experimental Scheme Design and Procedures）

4.3 试验结果（Test Results）

4.4 基于BP神经网络的影响因素分析（Affecting Factors Analysis Based on BP Network）

5 结论与展望

5.1 结论（Conclusions）

5.2 不足与展望（Insufficent and Prospect）

参考文献

作者简历

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