泾阳黄土低围压静态液化研究

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流滑型黄土滑坡在黄土高原发育较为广泛,此类滑坡具有高速、远程、破坏性大的特点,其发育的基本条件之一是滑面土体达到饱和状态,诸多研究者认为该类滑坡的形成机制是静态液化。通过调查发现,泾阳南塬舒唐王滑坡具备静态液化型滑坡的基本条件。但目前对该地区饱和黄土低围压下静态液化型滑坡缺乏系统性研究。为填补这一研究内容的空白,本文依托国家自然科学基金“黄土台塬灌区边坡可靠度及其防治及稳健决策(41877242)”开展了泾阳地区黄土静态液化研究。首先研究了取样方式对样品质量的影响。进一步通过颗分试验、压汞试验分析泾阳黄土粒度分布和孔隙分布的特征,通过三轴固结不排水(CU)试验获得了L1-L9共9层黄土在低围压100k Pa、200k Pa、300k Pa下的应力/孔压-应变曲线,讨论了围压和地层深度与黄土静态液化的关系,分析了饱和黄土静态液化的诱发机制,主要获得以下结论。(1)薄壁取土器不适合32m以下原状黄土取样。通过测试薄壁静压试样和探井试样的天然密度和含水率,结合100k Pa围压下的三轴试验数据,对比了两种取样手段对原状黄土物理、力学性质的影响。认为0-12m,薄壁静压取样过程中易适量加水,以平衡取样时钻探生热导致的土样失水,同时,薄壁取土小量压密,可致使较大的强度增长;32m以下黄土采用静压取土会导致不可忽视的土体结构破坏。(2)泾阳L1-L9黄土表现为三种不同的剪切破坏模式,即(1)软化弱液化型,(2)软化液化型,(3)软化-硬化非液化型。通过CU试验的应力/孔压-应变曲线结合剪后试样分析,可将泾阳饱和黄土按地层深度分为,软化弱液化型(L1黄土),土体表现为较弱的液化现象,剪后试样出现明显的软化特征;软化液化型(L2~L6黄土),土体具有明显的软化液化现象;软化-硬化非液化型(L7~L9黄土),土体主要表现出应变软化-硬化现象,基本不发生液化。(3)随地层埋深的增加,饱和黄土的抗液化能力逐渐增强。通过分析液化势曲线和孔压比曲线,发现低围压下,泾阳饱和黄土的抗液化能力随地层埋深增加整体体现出逐渐增强的趋势,L7、L8、L9黄土只出现弱液化或不发生液化。(4)浅析了饱和黄土静态液化的诱发机理。通过孔隙分布、粒度分布和CU试验结果分析,将饱和黄土发生静态液化划分为5个过程,即黄土天然状态—孔隙结构充水排气—颗粒接触模式变更—孔喉阻塞孔压上升—孔压消散,对应黏粒吸附于骨架颗粒表面状态—黏粒脱离骨架游离状态—黏粒聚集于大孔隙状态—黏粒堵塞孔喉状态—黏粒撑开骨架状态5种黏粒分布状态。并借此解释了饱和黄土的静态液化发生机理。
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