凍融作用對黃土邊坡剝落影響的試驗研究.pdf

1、凍融作用是影響黃土邊坡剝落的重要作用之一。由于黃土地區(qū)特定的氣候環(huán)境和地形地貌條件,加之黃土獨特的物理力學(xué)性質(zhì),凍融作用降低了斜坡土體的強度,導(dǎo)致坡面產(chǎn)生剝落病害,從而對公路邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生隱患,對該地區(qū)的工程建設(shè)產(chǎn)生影響。隨著西部大開發(fā)力度的逐步加大,凍融作用已成為凍土區(qū)公路邊坡剝落病害研究的典型代表。本文以黃延高速公路洛川段黃土邊坡為背景,以實驗研究為基礎(chǔ),綜合運用地質(zhì)、巖土力學(xué)、計算機技術(shù)等理論和技術(shù)方法,對黃土邊坡剝落病害的類型

2、及發(fā)育特征進行歸納總結(jié)。在典型剝落邊坡段取樣,對所取Q2黃土在不同的含水率狀態(tài)下,經(jīng)過不同的凍融循環(huán)次數(shù)、凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度條件凍融后開展研究。系統(tǒng)的研究了Q2黃土在不同的凍融條件下黏聚力c和內(nèi)摩擦角(φ)隨凍融循環(huán)的變化情況,并根據(jù)試驗結(jié)果建立了黏聚力c和內(nèi)摩擦角(φ)與凍融循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系?？偨Y(jié)了黃土邊坡的剝落類型,分析了黃土邊坡的發(fā)育規(guī)律,探討了凍融作用導(dǎo)致黃土邊坡剝落的機理,對黃土邊坡剝落病害的防治具有十分重要的作用和意義。

3、
　　本文主要研究內(nèi)容及研究成果如下:
　　(1)黃延高速公路邊坡剝落病害主要發(fā)生在線路所經(jīng)的洛川縣境內(nèi),主要剝落類型有厚塊狀剝落、層狀剝落、片狀剝落、中層碎塊狀剝落以及表層結(jié)皮剝落;其邊坡剝落具有集中性、向陽性、廣泛發(fā)育在Q2離石黃土地層上等發(fā)育特征。
　　(2)Q2黃土土樣在不同的凍融循環(huán)次數(shù)、凍結(jié)溫度、凍結(jié)速度條件下,含水率稍有降低,塑限基本保持不變,液限降低,塑性指數(shù)降低,黏聚力c明顯減小,內(nèi)摩擦角(φ)略有減

4、小,壓縮性增大;在同一含水率條件下,隨著凍結(jié)速度的降低,土樣的黏聚力c減小,內(nèi)摩擦角(φ)增大;同一凍結(jié)速度條件下,隨著含水率的增大,土樣的黏聚力c減小,內(nèi)摩擦角(φ)先增大后減小;當(dāng)含水率小于25％時,土樣的內(nèi)摩擦角(φ)值隨著含水率的增大而增大,當(dāng)含水率大于25％時,則隨著含水率的增大而減小。
　　(3)隨著含水率的變化,凍融作用對黃土細觀結(jié)構(gòu)的損傷不同,不同凍融條件對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的損傷不同;隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,CT均值

5、逐漸下降。對于顆粒孔隙閉合程度較高的黃土,最初的幾次凍融循環(huán)對損傷的擴展起著主導(dǎo)作用,損傷變量增大,而后逐漸趨于恒值;而對于孔隙貫通程度較高,離散型較大的黃土,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,損傷變量平緩增大。
　　(4)分析得出洛川Q2黃土黏聚力c和內(nèi)摩擦角(φ)與凍融循環(huán)次數(shù)N之間存在線性關(guān)系,二者均隨凍融循環(huán)次數(shù)的增大而減小;建立了凍融作用引發(fā)黃土邊坡剝落破壞的力學(xué)分析模型,并以莫爾--庫倫準(zhǔn)則為基礎(chǔ),得出了邊坡剝落土體穩(wěn)定性系數(shù)與