侧限条件下力水作用路径对黄土力学及水力特性的影响

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黄土是具有水敏性的特殊土,目前我国的工程建设正处于高速发展阶段,许多重大工程正在黄土地区紧张施工,与此同时也伴随着各种工程灾害的发生,造成黄土地区工程灾害的因素是多方面的,但力和水是最常见的外因。因此,研究力水作用路径对原状黄土力学及土水特征的影响,具有重大的工程意义。本文以甘肃天水磐安原状黄土为研究对象,在侧限条件及不同力水作用路径下,研究了原状黄土的力学特性及土水特征。  首先采用轴平移法和滤纸法得到无应力条件下可以反映较大吸力变化范围的土水特征曲线,揭示了两种方法测得的试验点可用Van Genuchten模型很好的拟合。  其次在直剪应力条件下,对先增湿后加载剪切和先加载剪切后增湿2种力水作用路径下的原状黄土进行了试验,分析了净坚向压力、剪应力、吸力及力水作用路径对原状黄土的变形强度特性和土水特征的影响。通过对先增湿后加载剪切试验结果的分析,得出了不同吸力下原状黄土的抗剪强度指标,并对Bishop和Fredlund非饱和土抗剪强度表达式中的有效应力参数进行求解;通过对先加载剪切后增湿试验结果的分析,揭示了冷竖向压力及剪应力水平对增湿土水特征曲线,湿剪起始含水量(吸力〕及剪应力水平, 湿剪破坏含水盘(吸力)及剪应力水平等指标有影响,得到了湿剪起始剪应力水平和湿剪破坏剪应力水平与净竖向压力的关系表达式,引入进气值可对以饱和度表征的土水特征曲线进行归一化;剪应力一定时,原状黄土先加载剪切再增湿至饱和的剪切变形均大于先增湿至饱和再加载剪切的。  最后在侧限压缩条件下,对原状黄土在先增湿后加载、先加载后逐级增湿再加载、先增湿后加载再浸水饱和3种力水作用路径下进行试验, 分析了净竖向压力、吸力、增湿净竖向压力及力水作用次序对原状黄土压缩变形特性、增湿变形特性、湿陷特性及土水特征的影响。初始吸力对原状黄土弹性阶段的变形影响很小,对塑性阶段的变形影响显著,孔隙比与初始孔隙比的比值同净竖向压力与屈服压力的比值关系曲线具有很好的归一性。净竖向压力对大吸力下原状黄土的含水量与吸力关系曲线影响较小,对小吸力下的响较显著,对饱和度与吸力关系曲线的影响在小压力范围内较小, 在大压力范围内较显著。双线法和单线法的湿陷系数与净竖向压力关系曲线随着净竖向压力的不同而不同。
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