红层泥岩及其重塑土微结构与抗剪强度关系研究

论文摘要

本文主要研究苍溪组、灌口组泥岩重塑样的微观结构与抗剪强度。通过土工试验、X射线衍射、扫描电镜、IPP和ArcGIS软件等手段,研究红层泥岩的基本物理力学性质和微观结构特征。探究了含水率、干密度和制样方法对抗剪强度参数的影响。采用定性和定量相结合的方法研究了圆度、分形维数、颗粒的形态、接触关系、排列组合特征、颗粒面积比、孔隙类型、孔隙率等微观结构特征与抗剪强度的关系,分析了原状样和重塑样结构的差异性。主要成果如下:1.龙泉山周边红层岩性特征为:白垩系砂岩占比62.17%,灌口组以泥岩为主（约占84.5%）,其他岩组主要以砂岩为主;侏罗系砂岩占比57.47%,莲花口组以砂岩为主（占87%）,其他岩组砂泥岩比例较平均。2.苍溪组和灌口组重塑样的黏聚力c都随含水率的增大先增后减,特征含水率分别为20.1%和19.43%。苍溪组的内摩擦角φ总体呈波动减小趋势,而灌口组的内摩擦角φ在21°27.5°间变动。干密度越大黏聚力c越大,干密度对低含水率（w<24%）的黏聚力c影响较明显,对内摩擦角φ的影响很小。制样方法对低含水率时的黏聚力c影响较大,苍溪组与灌口组样品分别在含水率10.1%18%和12%19%时,固结样的黏聚力c明显低于压制样。3.苍溪组重塑样抗剪强度随颗粒比例的增大而增大,随孔隙率的增大而减小,抗剪强度参数均与孔隙率呈负相关,与颗粒圆度呈正相关。灌口组重塑样抗剪强度随等效直径大于5μm的颗粒比的增大而增大,黏聚力c与孔隙圆度和等效直径大于5μm的颗粒比呈正相关;内摩擦角φ与孔隙分形维数呈负相关,与颗粒圆度呈正相关。原状样和重塑样结构差异性主要体现在颗粒的形貌、接触关系、排列特征和定向性、胶结状况,孔隙特征及抗剪强度变化规律等方面,且含水率相同时,原状样黏聚力c明显大于重塑样,但内摩擦角φ要稍小于重塑样。4.川东红层缓倾岩质滑坡多发育在白垩系苍溪组和侏罗系蓬莱镇组,约占统计总数的71.4%。滑坡滑动主要是泥岩在水-土作用下颗粒骨架被软化,胶结物流失使整体结构遭到破坏,导致抗剪强度降低,滑坡含水率危险值可采用室内重塑样直剪试验的特征含水率值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 选题背景及研究意义
•   1.2 国内外研究现状分析
•     1.2.1 含水率与抗剪强度研究
•     1.2.2 干密度与抗剪强度研究
•     1.2.3 微观结构与力学特性研究
•     1.2.4 微观结构的定量分析研究
•   1.3 研究内容
•   1.4 研究方法及技术路线
•     1.4.1 研究方法
•     1.4.2 技术路线
• 第2章 红层工程地质特征
•   2.1 四川红层概况
•   2.2 地质环境特征
•     2.2.1 地形地貌
•     2.2.2 地质构造
•     2.2.3 水文地质
•   2.3 地层岩性
•     2.3.1 红层各岩类的厚度划分
•     2.3.2 红层砂泥岩分布特征分析
•   2.4 野外样品特征
•     2.4.1 野外描述
•     2.4.2 天然含水率测定
•   2.5 本章小结
• 第3章 分析测试方法
•   3.1 矿物成分测试
•     3.1.1 黏土矿物的分离提纯
•     3.1.2 XRD分析
•     3.1.3 SEM与 EDS分析
•   3.2 液塑限和自由膨胀率试验
•   3.3 直接剪切试验
•   3.4 微观结构分析
•     3.4.1 样品干燥方法
•     3.4.2 微结构定量方法
•   3.5 本章小结
• 第4章 工程力学特征及微结构
•   4.1 样品基本特征
•     4.1.1 矿物成分
•     4.1.2 液塑限
•     4.1.3 自由膨胀率
•   4.2 直剪试验及结果
•     4.2.1 固结样直剪试验结果
•     4.2.2 不同干密度样的直剪试验结果
•   4.3 微结构特征
•     4.3.1 苍溪组泥岩重塑样微结构
•     4.3.2 灌口组泥岩重塑样微结构
•     4.3.3 颗粒定量分析
•     4.3.4 二维孔隙率
•     4.3.5 三维孔隙率
•   4.4 本章小结
• 第5章 抗剪强度影响因素分析
•   5.1 抗剪强度分析
•     5.1.1 含水率与抗剪强度
•     5.1.2 干密度与抗剪强度
•     5.1.3 制样方法对抗剪强度的影响
•   5.2 原状微观结构获取
•     5.2.1 冻干法制样
•     5.2.2 微观图像类型选择
•     5.2.3 孔隙率的定量提取
•   5.3 微观结构与抗剪强度
•     5.3.1 含水率与微观结构
•     5.3.2 粉砂质泥岩微结构与强度
•     5.3.3 泥岩微结构与强度
•   5.4 原状样与重塑样结构的差异性
•     5.4.1 原状样结构分析
•     5.4.2 结构差异性分析
•   5.5 本章小结
• 第6章 典型红层滑坡分析
•   6.1 红层滑坡频率统计
•   6.2 红层滑坡的抗剪变化规律
•   6.3 本章小结
• 结论与展望
•   主要结论
•   展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A-地质剖面统计表
• 附录 B-XRD分析图谱
• 附录 C-红层岩质滑坡滑面岩性统计表

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邹建文

导师: 王世明

关键词: 红层泥岩,重塑土,含水率,干密度,抗剪强度,微观结构

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 西南交通大学

分类号: TU43

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.002041

总页数: 112

文件大小: 20966K

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