太原典型黄土剪切强度特性试验研究

摘要

黄土广泛地分布于我国的西北地区，是一种第四纪沉积物，它具有多孔隙甚至肉眼可见、垂直节理发育、干燥时结构强度较高且压缩性低、受水易产生湿陷、不具有层理等特点。山西是黄土分布较为广泛的地区之一，随着十三五规划的不断推进，工程建设步伐的不断加快，涉及黄土类土的工程也日渐增多，因而黄土工程性质也更加引起工程建设者的重视。不少学者对黄土的成因、强度特性及变形特性等方面进行了深入的研究，取得了丰硕的成果，但就地基工程、边坡工程及道路工程等的建设来说，含水率与剪切速率对黄土抗剪强度综合影响的研究相对较少。因此，研究土体含水率、剪切速率对黄土抗剪强度影响规律具有重要的现实意义。 基于已有的成果，本文以山西其亚边坡工程和山西碧桂园边坡工程施工现场所取黄土试样为研究对象，利用常规三轴仪对 3 组原状黄土试样和12 组重塑黄土试样分别进行不同剪切速率下的不排水剪试验，并分析含水率、剪切速率及围压对土体强度的影响规律；采用直剪仪对16组原状土样和 4 组重塑土样分别进行不同剪切速率下的直剪试验，并对试验数据进行比对分析。本研究得出了以下结论： (1) 三轴剪切试验中剪切速率对原状黄土的应力-应变关系曲线有明显影响，剪切速率增加其对应的应力-应变关系曲线随之上移，抗剪强度也随之增大。在同一围压和剪切速率条件下，重塑黄土的含水率增加其抗剪强度随之减小，且低围压下抗剪强度减小的幅度较高围压下的小。 (2) 三轴试验中剪切速率对重塑黄土试样的黏聚力和内摩擦角的影响不同，剪切速率增加，黏聚力随之增加且增加的幅度先大后小，内摩擦角则逐渐减小。 (3) 通过分析三轴剪切试验的试验数据得出了重塑黄土破坏强度与围压、含水率之间的关系表达式以及重塑黄土破坏强度与围压、剪切速率之间的关系表达式。另外，通过莫尔-库伦土体强度破坏理论推导出土体内摩擦角、黏聚力与含水率之间存在的关系表达式。 (4) 直剪试验中剪切速率对剪应力-剪切位移关系曲线有明显影响，而且对抗剪强度指标(内摩擦角、黏聚力)也有比较明显的影响。同一含水率和围压条件下，剪切速率增加，其黏聚力也随之增加且增加的幅度较大，对内摩擦角的影响较小。 (5) 对原状土样进行直剪试验时，剪应力-剪切位移关系曲线有明显峰值点，属于典型的软化型；重塑黄土的剪应力-剪切位移关系曲线不出现峰值点，属于应变硬化型。同一剪切速率和含水率条件下，原状黄土试样的峰值强度随着所施加法向应力的增加而增大。

目录

pmfm

pmsm