复杂条件下砂-黄土界面剪切力学特性试验研究

摘要

作为一种典型的地质灾害，滑坡的产生和运动是一个复杂的力学过程并受诸多因素的影响作用。其发育、发生以及运动是滑体沿滑动带（面）和一定滑动路径上发生的大剪切位移过程。这一大剪切过程涉及滑动路径上土的复杂力学作用，并且对滑坡失稳破坏和运动过程产生影响和控制作用。
　　目前，有关滑坡灾害中土的力学性质研究，主要集中于对滑带土工程特性和强度参数测定方面，其研究内容主要涉及静动荷载作用下滑带土的强度参数取值和测定方法等方面。但是，这些研究都仅是针对具有相同物性条件的单一土体开展研究，而对于滑体与其它具有不同物性条件的岩土介质在相互接触滑动过程中剪切力学特性的研究还鲜有涉及。因此针对由两种不同性质的土组成的异质土力学性质开展研究是相当必要的。此外，由于常规试验仪器在功能和方法上的局限性，其试验结果并不能真实反映滑坡土体在实际大剪切位移条件下诸如颗粒定向排列、粒子破碎、孔隙水运移等实际情况。环剪仪作为一种研究土体在大剪切位移条件下力学性质的土工试验设备，其试验结果能够更加真实地反映实际滑坡土体内的受力状况。
　　本文利用大型高速环剪试验机，通过对砂土、典型滑坡黄土、砂-黄土组成的异质土开展不同排水、法向应力和剪切速度下的环剪试验研究，以期揭示滑坡滑动过程中不同土体在大剪切位移条件下的剪切力学特性及其作用机理，为深入研究滑坡灾害中土的剪切力学特性及其对滑坡运动过程的影响提供理论支持和分析依据。
　　试验研究的主要内容和结论如下：
　　（1）通过进行各种排水条件下的连续大位移剪切试验，针对不同法向应力、剪切速率和孔隙水饱和砂土的力学特性及其变化机理进行了研究。研究结果表明：在排水环剪试验条件下，砂土剪切应力与强度的差异性变化不仅与土体内细土颗粒运移和结构变化有关，并且受到剪切过程中不同排水条件下孔隙水压力变化的影响和控制作用。
　　（2）以含水率为12%的黄土为研究对象，进行了不排水条件下的环剪试验，研究结果表明，黄土的抗剪强度主要受剪切过程中土体内部黏聚力和摩阻力的共同影响作用，其中它的剪切应力变化曲线呈应变硬化型。
　　（3）通过对上部标准砂下部黄土所组成的异质土进行了不排水与上部排水条件下的环剪试验。结果表明，在不同排水条件下，由砂与黄土组成的异质土在相互接触剪切过程中，其剪切应力变化形态和抗剪强度与单一黄土、单一砂相比存在显著差异；砂-黄土组成的异质土在其剪切过程中呈现出了黏性土的剪切力学特征；导致不同条件下的砂-黄土剪切力学性质产生差异的主要原因与剪切面处砂-黄土间的相互作用以及剪切面处土体内孔隙水状态有关。
　　通过本项研究不仅会推动土力学的发展，而且可为解决实际工程地质问题提供理论依据，具有重要的学术意义和工程应用价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及技术路线

第2章 黄土滑坡中滑带土抗剪强度试验

2.1 土的抗剪强度

2.2 土的抗剪强度试验方法

2.3 本章小结

第3章 单一土样的剪切试验设置

3.1 试验仪器

3.2 试验材料

3.3 剪切试验技术路线

3.4 试验数据处理

3.5 本章小结

第4章 单一土样的剪切试验研究

4.1 单一黄土试样环剪试验

4.2 单一标准砂试样环剪试验

4.3 本章小结

第5章 砂-黄土界面在不同排水条件下的剪切试验

5.1 砂-黄土界面在不同排水条件下的试验内容

5.2 单一土样与砂-黄土组成的异质土剪切力学特性的结果比较

5.3 单一土样与砂-黄土组成的异质土剪切力学特性的差异分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

期间学术论文发表情况及科研情况

致谢