黃土結(jié)構(gòu)損傷及演化規(guī)律研究.pdf

1、黃土地區(qū)是我國西部開發(fā)中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點區(qū)域。黃土體的穩(wěn)定及工后沉降問題是黃土地區(qū)交通工程、鐵路工程、水利工程、建筑工程、能源工程等工程建設(shè)中面臨的主要問題之一。黃土的特殊微觀結(jié)構(gòu)造成了其特殊的工程性質(zhì)，在建筑物荷載和含水率變化的耦合作用下，必然造成黃土強度降低、變形量增大，影響建筑物的正常使用。土體在加荷和增濕等因素作用下的變形發(fā)展過程就是其原生結(jié)構(gòu)逐漸喪失和次生結(jié)構(gòu)逐漸形成的過程，這種由于黃土微結(jié)構(gòu)缺陷而導(dǎo)致其整體力學(xué)性能逐漸劣化

2、的現(xiàn)象就叫結(jié)構(gòu)損傷。因此合理確定黃土結(jié)構(gòu)損傷變量，是正確評價黃土結(jié)構(gòu)損傷程度的重要依據(jù)，對黃土地區(qū)的工程建設(shè)具有指導(dǎo)意義。 本文通過對楊凌黃土的三軸剪切試驗(CU)研究，揭示了圍壓、含水率及剪切速率的變化對黃土結(jié)構(gòu)性的影響，取得的主要成果有： (1)剪切速率對非飽和黃土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線特征有明顯的影響，高應(yīng)變速率可導(dǎo)致應(yīng)變軟化現(xiàn)象的產(chǎn)生；黃土的強度、凝聚力、應(yīng)力門檻值及初始切線模量都隨剪切速率的增大先增大繼而又減小，臨界

3、剪切速率為0.18mm/min，這表明黃土結(jié)構(gòu)的損傷速度隨剪切速率的增大而先逐漸變慢后又逐漸變快；而內(nèi)摩擦角隨剪切速率的增大基本上呈線性略有減小的趨勢。黃土強度隨剪切速率的這種變化規(guī)律與摩擦分量和凝聚力在剪切過程中是否同步發(fā)揮有關(guān)。 (2)在其他因素相同的情況下，影響黃土結(jié)構(gòu)性的含水狀態(tài)存在兩個臨界值，分別是18％與26％，其中前者可以認(rèn)為是黃土結(jié)構(gòu)性保持較好時的臨界含水率，后者可以認(rèn)為是黃土原生結(jié)構(gòu)性徹底消失時的臨界含水率，即

4、結(jié)構(gòu)強度終止含水率。 (3)內(nèi)摩擦角與初始含水率的關(guān)系比較復(fù)雜，含水率存在兩個臨界值，即18％和26％。在含水率小于18％時，內(nèi)摩擦角Φ隨含水率增大而減小，之后又隨其增大而增大，直到含水率為26％時出現(xiàn)了峰值，之后又隨其增大而減小。 (4)低圍壓(o3≤200kPa)和低含水率(w≤18％)時，黃土的結(jié)構(gòu)受初始含水率的變化影響顯著，反之受含水率的變化影響不明顯。 (5)在不同濕度、圍壓及剪切速率條件下，不僅初始切