花岗岩强风化区高液限残积土边坡稳定性分析

论文摘要

花岗岩残积土在我国湖南地区广泛分布,其工程性质差,遇水强度剧减,易软化崩塌。在湖南湿润多雨的气候影响下,花岗岩残积土边坡经常遭受脱湿、增湿及干湿交替循环作用,容易出现浅层土体滑移、崩解、水毁等常见地质灾害,严重威胁人民的生命安全,并造成巨大经济损失。着眼于工程地质灾害的防护及工程建设的需要,本文以花岗岩残积土为研究对象,开展了花岗岩残积土土水特征曲线试验、不同干密度与饱和度下的抗剪强度试验,深入分析了花岗岩残积土抗剪强度变化特性,并利用ABAQUS有限元分析软件,模拟降雨入渗效应下花岗岩残积土边坡稳定性变化规律,总结了花岗岩残积土边坡失稳诱导因素,提出了具有实用性的花岗岩残积土边坡稳定性分析方法。本文主要研究内容如下:(1)开展花岗岩残积土室内土工试验,确定了该土样基本物理特性参数:初始密度、初始含水率、液限、塑限、最大干密度、最优含水率、比重、土体颗粒成分指标曲率系数及土体颗粒成分指标不均匀系数。根据土工试验规程中土的工程分类标准,确定该花岗岩残积土为级配不良土。(2)对花岗岩残积土开展土水特征曲线试验研究,试验结果表明:花岗岩残积土随着基质吸力的不断增大,其体积含水率减小速率逐渐增大,土水特征曲线由陡降逐渐变缓降,接近其残余含水率时,曲线逐渐平缓。花岗岩残积土的初始进气值较低,持水能力差,土水特征曲线对含水量的变化较敏感。(3)对花岗岩残积土开展了不同干密度、不同饱和度和不同垂直压力下的抗剪强度试验研究。研究表明:花岗岩残积土的黏聚力对饱和度变化敏感,黏聚力随饱和度的变化呈二次抛物线关系,且黏聚力变化具有明显的“峰值效应”。花岗岩残积土的内摩擦角随其饱和度值增大而减小,花岗岩残积土的黏聚力随着干密度的增加而增加,而内摩擦角随着干密度的增大变化值较小。最后建立了花岗岩残积土抗剪强度经验公式,可为地基支护和滑坡防护提供技术参考。(4)基于花岗岩残积土抗剪强度试验研究理论基础,对花岗岩残积土边坡进行了三维有限元模拟,深入分析了降雨入渗效应下花岗岩残积土边坡稳定性变化规律,得到了不同干密度下花岗岩残积土坡稳定性安全系数,提出了具有实用性的花岗岩残积土边坡稳定性分析方法,为花岗岩残积土坡稳定性加固及滑坡防治提供理论指导。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 花岗岩残积土国内研究现状
•     1.2.1 理论方面的研究现状
•     1.2.2 试验方面的研究现状
•     1.2.3 数值计算方面的研究现状
•   1.3 花岗岩残积土国外研究现状
•     1.3.1 理论方面的研究现状
•     1.3.2 试验方面的研究现状
•     1.3.3 数值计算方面的研究现状
•   1.4 本文主要研究内容
•     1.4.1 研究内容
•     1.4.2 技术路线
• 第2章 花岗岩残积土的基本物理特征
•   2.1 引言
•   2.2 取样
•   2.3 花岗岩残积土的基本物理特性试验
•     2.3.1 初始密度
•     2.3.2 初始含水率
•     2.3.3 比重
•     2.3.4 液塑限
•     2.3.5 颗粒级配
•     2.3.6 最大干密度与最优含水率
•   2.4 花岗岩残积土的基本物理特征
•   2.5 本章小结
• 第3章 花岗岩残积土的土水特征曲线试验研究
•   3.1 引言
•   3.2 土水特征曲线的基本特征
•   3.3 试验原理及试验步骤
•     3.3.1 试验原理
•     3.3.2 试验步骤
•     3.3.3 试验注意事项
•   3.4 试验结果与分析
•     3.4.1 试验结果
•     3.4.2 土水特征曲线影响因素分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 花岗岩残积土抗剪强度特性的影响因素研究
•   4.1 引言
•   4.2 试验土样和试验方案
•     4.2.1 试验土样
•     4.2.2 试验方案
•   4.3 试验结果与分析
•     4.3.1 抗剪强度指标随饱和度变化基本规律
•     4.3.2 抗剪强度指标随干密度变化基本规律
•     4.3.3 抗剪强度基本变化规律分析
•     4.3.4 抗剪强度经验公式建立
•   4.4 本章小结
• 第5章 花岗岩残积土边坡稳定性问题数值分析
•   5.1 引言
•   5.2 边坡稳定性理论分析
•     5.2.1 极限平衡法分析
•     5.2.2 有限元强度折减法分析
•   5.3 流固耦合研究理论
•     5.3.1 流固耦合研究现状
•     5.3.2 流固耦合研究模型
•     5.3.3 流固耦合研究数值计算方法
•   5.4 基于强度折减法的花岗岩残积土边坡失稳因数分析
•     5.4.1 工程模型建立及参数分析
•     5.4.2 三维强度折减法计算结果
•     5.4.3 不同干密度下边坡模拟结果分析
•     5.4.4 不同干密度下边坡稳定性安全系数
•   5.5 基于流固耦合理论的花岗岩残积土边坡失稳时效特性分析
•     5.5.1 降雨入渗模型初始条件确定
•     5.5.2 降雨入渗时间效应分析
•     5.5.3 降雨入渗下流固耦合分析
•   5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
•   6.1 主要成果与结论
•   6.2 本文创新点
•   6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴传云

导师: 陈铖

关键词: 花岗岩残积土,土水特征曲线,基质吸力,抗剪强度,干密度,饱和度,边坡稳定性,有限元分析

来源: 湘潭大学

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: 湘潭大学

分类号: TU433

DOI: 10.27426/d.cnki.gxtdu.2019.001549

总页数: 76

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