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黄土的结构性及其动力特性研究

田堪良  
【摘要】: 黄土是一种典型的结构性土,其特殊的结构性和对水的特殊敏感性直接影响着黄土的工程力学性质,这也是黄土动力学研究的特殊性所在。本文通过原状黄土、重塑黄土、人工结构性黄土的静、动力学试验对黄土的结构性及其动力特性作了进一步探讨。 本文首先在对黄土结构性及其形成机理进行分析的基础上,用水泥作为粘结材料制成人工结构性黄土试样,并通过侧限压缩试验、三轴压缩试验对原状黄土和人工水泥结构性黄土的结构性进行了研究。结果表明,在一定的含水量及水泥含量条件下,水泥结构性试样的压缩曲线几乎与原状黄土的重合,这说明,用水泥作为粘结材料人工制备结构性黄土试样是可行的。水泥结构性试样的结构强度随水泥含量及含水量的不同而变化,所以可通过调节水泥含量和含水量来改变人工结构性黄土试样结构性的强弱。 黄土结构强度的大小反映着黄土结构性的强弱,本文比较系统地研究了黄土结构强度的影响因素及其分析方法;黄土的强度由结构强度和固结强度组成,其结构强度可用结构性黄土与重塑黄土的应力差表示,可以用不同的试验方法,进行结构强度的定量分析;结构强度的发挥过程曲线反映了结构强度随应变的变化过程;含水量对黄土结构强度构成显著的影响。 在以上研究的基础上,本文又通过黄土的动扭剪试验研究了非饱和黄土的孔隙压力特性、动本构关系、动剪切模量特性、动强度特性以及动阻尼比特性。研究结果表明:非饱和黄土在动力扭剪试验过程中,随着轴向变形的发展,孔隙气压力逐渐上升,而孔隙水压力则基本保持不变或后期略有升高;原状黄土和重塑黄土的应力应变本构关系呈双曲线型;非饱和黄土和饱和黄土的强度及变形特性存在明显差异;进而分析了含水量、固结应力和固结应力比对黄土动力特性的影响 本文最后对非饱和土的有效应力计算公式进行了讨论。分析了黄土静、动强度指标之间的相关性,提出了用黄土的静力强度指标推求相应的动力强度指标的经验公式。


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