不同含石量残坡积土蠕变特性研究

论文摘要

本文以豫西某残坡积土为研究对象,残坡积土发生于第四系松散物质中,雨水的冲刷搬运堆积而成,由于雨水侵蚀自然风化而形成粒径不均匀的块石土,雨水搬运堆积导致滑坡体不同部位的含石量不均匀。残坡积土的蠕变破坏不容易引起工程人员的注意,它是滑坡体随时间增长变形不断增大的过程,破坏力度大,所以我们必须要重视起来。而残坡积土的坡顶、坡中、坡下等不同位置的含石量又不尽相同,为了能够更好地研究残坡积土的蠕变变形机理,特开展不同含石量对其蠕变特性的研究也是十分必要的。本论文的试验研究主要以室内试验为主,结合现场实际地质调查来共同研究含石量对其蠕变变形的影响。采用同一固结压力下的直剪蠕变实验,研究四组不同含石量的应变-时间蠕变曲线图,并分别采用元件蠕变模型和经验蠕变模型对试样的蠕变曲线进行拟合,建立适合于不同含石量的残坡积土蠕变模型,利用长期强度的求解办法来求解四组不同含石量试样的长期强度,分析了含石量对残坡积土长期强度的影响。本论文的主要研究内容如下:（1）对残坡积土进行现场取样,带回试验室进行基本试验,求得其相应的性能参数。实验室内配置四组不同含石量（10%、30%、50%、70%）,分别进行直剪试验。采用了三种不同固结压力下的直剪试验。试验结果表明:同一含石量的试样,随着固结压力的增大,其瞬时抗剪强度不断增大,这说明固结压力大,对试样的约束力也就提高了最后导致其抗剪强度也增大,剪切过程中试样颗粒间的运动主要以水平滑移为主,伴随着竖向剪胀变形。（2）对四组不同含石量的试样在相同固结压力下的直剪蠕变试验,得出不同含石量试样的分级加载蠕变曲线。依据陈氏加载理论,构建了其各自对应的分别加载蠕变曲线。依据试样的蠕变曲线图,可以知道残坡积土经历了衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变三个蠕变过程,在每级荷载作用下初始阶段的蠕变变形量达到了60%以上,试样的蠕变变形量是随着应力的变化而变化的。在试样的应力-应变等时曲线图,其呈现了前期重合后又逐渐分散开的趋势。（3）采用元件蠕变模型和经验蠕变模型对试样的蠕变曲线图进行拟合,求解相应的模型参数。用Singh-Mitchell模型对不同含石量试样的蠕变曲线进行了拟合,结果表明Singh-Mitchell模型对低应力作用下的蠕变曲线图拟合效果好,反之亦然。与此同时,Burgers蠕变模型也取得了较好的拟合效果。（4）求解四组不同含石量试样的蠕变速率,建立其相应的蠕变速率-应力等时曲线图。依据残坡积土的长期破坏准则理论,确定四组不同含石量的长期强度,依据结果可知试样的含石量对其长期强度有着重要的影响,当含石量增大时,试样的长期强度也在不断增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 滑坡蠕变特性研究现状
•     1.2.2 碎石土的蠕变特性研究
•     1.2.3 岩土体蠕变模型的发展
•   1.3 研究内容和技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 豫西某残坡积土的主要工程特性
•   2.1 豫西某残坡积土区域概况
•     2.1.1 研究残坡积土区域地质概况
•     2.1.2 残坡积土形态特征
•     2.1.3 滑坡的成因及机理分析
•   2.2 残坡积土的基本物理性质试验
•     2.2.1 基本物理性质试验结果
•     2.2.2 颗粒级配分析试验
•     2.2.3 大直剪试验及直剪蠕变试验级配
•   2.3 本章小结
• 3 残坡积土抗剪强度试验研究
•   3.1 试验仪器
•     3.1.1 试验原理及试样制备
•     3.1.2 碎石土直剪速率及试验步骤
•   3.2 试验结果分析
•     3.2.1 试样的剪切强度-剪切位移曲线
•     3.2.2 试样的粘聚力和内摩擦角
•     3.2.3 试样的抗剪强度分析
•   3.3 本章小结
• 4 残坡积土蠕变试验研究
•   4.1 蠕变试验方案
•   4.2 残坡积土的蠕变阶段
•     4.2.1 蠕变试验结果分析
•     4.2.2 加载蠕变曲线
•     4.2.3 应力-应变时间关系曲线
•   4.3 本章小结
• 5 蠕变模型及其参数的确定
•   5.1 BURGERS模型及其参数的确定
•     5.1.1 Burgers模型
•     5.1.2 Burgers模型参数求解
•     5.1.3 Burgers模型数据拟合曲线
•   5.2 SINGH-MITCHELL模型及其参数求解
•     5.2.1 Singh-Mitchell模型方程
•     5.2.2 Singh-Mitchell模型参数的求解
•     5.2.3 Singh-Mitchell模型拟合曲线
•   5.3 本章小结
• 6 残坡积土的强度特性
•   6.1 滑坡体的长期破坏准则
•   6.2 土石混合体长期强度的影响因素
•   6.3 求解土体的长期强度的方法
•   6.4 本章小结
• 7 结论与展望
•   7.1 研究结论
•   7.2 未来研究展望
• 攻读学位期间参加的科研项目及发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范登坡

导师: 董金玉,赵迷军

关键词: 残坡积土,不同含石量,直剪蠕变试验,蠕变模型,长期强度

来源: 华北水利水电大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 华北水利水电大学

基金: 河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目:《水的作用下豫西山区残坡积土的强度特性及降雨诱发滑坡机理研究(2016GGJS-076)》

分类号: P642.22

总页数: 79

文件大小: 6020K

下载量: 101