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皖江上游石灰岩残积红黏土工程特性及对边坡稳定性影响

汪锦文  
【摘要】:石灰岩残积红黏土是黏性土的一个分支,在皖江上游地区广泛分布,在工程项目建设运营过程中,石灰岩残积红黏土边坡经常发生破坏,造成很大的经济损失和安全隐患。本文依托沪渝高速铜陵段,选取典型的石灰岩残积红黏土地层为研究对象,开展残积红黏土工程特性试验、边坡稳定性影响研究,以弄清残积红黏土边坡失稳的内在机制。主要做了如下研究工作:首先,在石灰岩残积红黏土出露区,开展了原位膨胀率试验、现场裂隙调研、干湿循环条件下裂隙扩展试验,了解了原状石灰岩残积红黏土的膨胀变形规律,验证了干湿循环对裂隙发展的促进作用,为后续研究奠定了基础。其次,以现场取回石灰岩残积红黏土原状样为研究对象,展开含水率试验、密度试验、颗粒分析、直剪试验等基本物理力学试验,获取了石灰岩残积红黏土的基本物理力学参数;同时开展室内膨胀性试验,包括自由膨胀率试验、无荷膨胀率和有荷膨胀率试验,与原位膨胀试验进行对比,验证了石灰岩残积红黏土具有一定的膨胀性,虽然没有达到膨胀土的标准,但弱膨胀性和裂隙性对其在环境影响下的力学特性劣化带来重要影响。然后,将石灰岩残积红黏土的红色基质与白色网纹分离,分别进行了X衍射和电镜扫描试验,试验结果表明,白色网纹较红色基质含有较多黏土矿物,是石灰岩残积红黏土具有膨胀性的原因;石灰岩残积红黏土颗粒属于不规则状集合体颗粒结构。将石灰岩残积红黏土中白色网纹所占质量比定义为网纹率,对不同网纹率的重塑样进行了直剪试验,发现随着网纹率的增大,石灰岩残积红黏土抗剪强度随之减小。最后,在试验的基础上,使用FLAC3D软件,对不同坡高、坡比、网纹率、物理力学参数、裂隙率的石灰岩残积红黏土边坡进行了模拟,得到了各参数和边坡安全系数的关系,从而了解了各因素对石灰岩残积红黏土边坡稳定性的影响。


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