土石混合体与结构接触面剪切试验研究

论文摘要

随着我国航空业的蓬勃发展,规划建设的机场数量增多,而在西部多地机场建设中丘陵山区的地形与紧张的土地资源相矛盾,于是出现了很多的高填方边坡工程。其中,土石混合体填方与原地表的接触面作为实际工程中容易发生破坏的薄弱面,是高填方边坡工程稳定中的重点研究对象,其力学和工程特性研究是完成高填方边坡工程大沉降变形、滑坡等灾害安全预测预警的必要前期工作。针对土石混合体填方与原始倾斜地面（清除腐植层）这一特殊的接触面,本文着重土石混合体本身的性质方面,采用分形理论模型控制不同含石量的级配状况,在ADS-500/HL-200地下结构大型直剪试验系统上,对土石混合体的含石量、含水率和法向应力这三个因素进行控制变量的土石混合体与结构接触面的大型直剪试验,对变量影响下的接触面的剪切特性进行分析;同时,本文自行设计了一套剪切侧向轨迹复写体系,并通过对轨迹的数字化和分析,得到不同土石混合体与结构接触面剪切中界面层的区域范围、厚度和剪切向变形量Vh,对变量影响下的接触面界面层的几何特性进行分析。根据试验结果分析,取得以下主要成果:（1）随着试验法向应力的增大,试样的剪应力-剪位移曲线的硬化特征整体呈现增强的趋势;抗剪强度呈现为增大的趋势;试样的刚性呈现增强的趋势;试样的竖向位移呈现先减小,到达一个平衡拐点后再增大的趋势,同时平衡拐点所对应的法向应力随含石量增大呈现减小趋势,通过土石混合体填料的含石量和接触面处法向应力调整配合,可以得到最佳的抗剪切变形能力。（2）随着土石混合体试样含石量的增加,抗剪强度呈现先增大然后减小再增大的趋势,并在含石量为50%左右时取得最佳抗剪强度;竖向位移呈现出先减小再增大的趋势,并在含石量为60%左右时取得最佳的抵抗剪切变形能力;试样的刚性呈现出先增长后减小再持平的趋势,并在含石量为50%时取得最大;试样的内摩擦角和粘聚力出现两种相反的变化趋势,同时,在1.42.0MPa法向应力的条件下,土石混合体与结构接触面的抗剪强度由其内摩擦角起主导作用。（3）随着土石混合体试样含水率的增加,试样的剪应力-剪位移曲线的硬化特征呈现先减弱后增强的趋势,并在含水率为10%时具有应变软化特征趋势;剪切强度呈不断减小的趋势;竖向位移呈现减小的趋势;试样的刚性呈现出减小的趋势;土石混合体试样的内摩擦角呈现出减小的趋势,同时试样的粘聚力随着试样含水率的增大呈现先增大后减小的趋势;联系工程现场的情况综合考虑,并与施工中最佳含水率相比较,可以得到合适的各层填料的含水率。（4）本文提出了剪切侧向轨迹复写体系等组成的剪切试验中界面层探求的方法能够较好地反应出界面层的范围、厚度和规律,是一种简便经济的界面层探求方法。土石混合体填料与原地面接触面处发生的剪切,其界面层的范围、厚度满足随含石量的增大和含水率的减小而增加的规律。可以结合已有工程经验和具体的工程条件,对接触面附近的土体进行不同程度的处理。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 变量注释表
• 1 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容与技术路线
• 2 试验方案与方法
•   2.1 试验土样
•   2.2 试验仪器
•   2.3 试验方法
• 3 土石混合体与结构接触面剪切特性试验研究
•   3.1 不同法向应力条件下试验结果分析
•   3.2 不同含石量条件下试验结果分析
•   3.3 不同含水率条件下试验结果分析
•   3.4 本章小结
• 4 土石混合体与结构接触面剪切界面层几何特性试验研究
•   4.1 界面层探求方法介绍
•   4.2 界面层区域划分
•   4.3 界面层区域与含石量和含水率的关系
•   4.4 剪切方向变形程度分析
•   4.5 本章小结
• 5 结论和展望
•   5.1 主要结论
•   5.2 工程意义
•   5.3 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邱先浩

导师: 赵光思

关键词: 土石混合体,结构接触面,界面层,剪切试验,力学特性

来源: 中国矿业大学

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: 中国矿业大学

基金: 国家自然科学基金面上项目,基于界面层理论的土石混合体边坡失稳机制与预警研究(41672343)

分类号: TU43

总页数: 93

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