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《华北水利水电大学》 2017年
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滑带土强度特性的试验研究

卜同  
【摘要】:伴随着滑坡的发生,产生了滑带土,其残余强度是加强滑坡土体稳定性,有效预防滑坡的研究关键。而常规的现场原位试验、反复直剪试验、以及常规三轴试验,由于仪器机制等原因,在进行残余强度的测量时受到一定的限制。所以采用满足试验所需条件的环剪仪进行残余强度的测量,对于指导工程实践具有非常重要的意义。本文采用美国GCTS SRS-150动态环剪仪,对不同状态的滑带土(固结状态、含水率)在不同条件(有效法向应力、剪切速率、剪切方式及超固结比)下的变形和强度特性进行探究。试验主要内容及研究成果如下:(1)含水率的影响分别对相同剪切速率,不同含水率(20%、26%、30%)的三组试样进行环剪试验,得到相应的剪应力—剪应变曲线。试验发现,应力—应变曲线随着剪切位移的增加,首先上升到峰值,随后逐渐下降,最后土样的剪切强度维持残余强度保持不变,呈现明显的软化现象;峰值强度及残余强度与土体的含水量有着密切关系,二者均随着含水量的增加呈现减小趋势,当含水量由20%增加到26%时,法向应力同为100kPa的试样其峰值强度降低17.3kPa,残余强度降12.3kPa;当含水量由26%增加到30%时,试样的峰值强度降低5kPa,残余强度降低9.2kPa。并且含水量越高,土体的软化现象越明显;土样的有效黏聚力随着含水率的增大而增大,但内摩擦角受含水率的影响较小。(2)剪切速率的影响对相同含水率的试样,采用不同的剪切速率(0.01mm/s、0.04mm/s、0.1mm/s、0.4mm/s)进行环剪试验。试验发现,剪切速率为0.01mm/s时,法向应力由50kPa变为100 kPa,其峰值强度增加22.4kPa,残余强度增加11.3kPa;法向应力由100kPa增加为200kPa时,峰值强度增加44.1kPa,残余强度增加31.2kPa,峰值强度与残余强度随着法向压力的增大而增大;在快速剪切速率试验条件下,土体的强度随着剪切速率的增大呈现增大趋势;剪切速率越大,土体的软化程度越大;土体达到稳定的残余强度值所需要的位移也越大;随着剪切速率从0.01mm/s增加到0.4mm/s,试样的黏聚力27.55kPa增加到48.5kPa,增长20.95kPa,但摩擦角仅由22.6°变为24.655°,变化幅度仅为2.055°,土体的峰值强度发生改变主要是由于有效黏聚力发生了变化。(3)超固结比的影响分别对IP=7和IP=18,超固结为1、3、5、7的两种不同土体进行环剪试验。试验发现:塑性指数越高,土体的软化程度越高;软化程度基本随着超固结比的增大而增大;随着超固结比的增大,相较于塑性指数低的土体,塑性指数较高的土体其残余强度变化不是十分显著。(4)循环荷载的影响通过对多组试样不断地尝试,初步发现土体的强度随着法相循环荷载以及切向循环荷载的不同的变化规律。残余强度在法向循环荷载的影响下,会先出现一个小峰值,即再生峰值强度,然后逐渐下降,最后达到比原初始残余强度小的最终残余强度;切向循环荷载的影响下,土体强度基本最终达到一个比原初始强度略小的最终残余强度,只有个别试样残余强度下降幅度较大。
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TU41;P642.22

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