非饱和黄土抗剪强度研究

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1、分类号:P64210710-2014126072硕士学位论文非饱和黄土抗剪强度研究张新婷导师姓名职称李同录教授申请学位级别工学硕士学科专业名称地质工程论文提交日期2017年05月26日论文答辩日期2017年06月08日学位授予单位长安大学StudyoftheShearStrengthonUnsaturatedLoessADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangXintingSupervisor：Prof.LiTongluChan

2、g’anUniversity,Xi’an,China本文受国家青年科学基金（41402274）“基于吸应力的非饱和黄土强度理论与实验研究”、国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2014CB744701）“黄土水-土相互作用及其互馈致灾机制之专题”、国家自然科学基金项目（41372329）“非饱和黄土中水分迁移规律的研究”及国家自然科学基金项目（41502286）“黄土非饱和湿陷变形特性的研究”资助。摘要黄土是一种非饱和土，抗剪强度是黄土性质的研究重点。黄土地区地质灾害频繁发生，其原因一方面是

3、由于黄土自身结构疏松、工程性质差;另一方面是因为降雨灌溉等地表水入渗，使得土体的饱和度增大，降低土中的基质吸力，从而引起黄土抗剪强度降低。非饱和土强度理论被普遍接受的有Bishop强度理论、Fredlund双变量强度理论和LuNing的吸应力强度理论。本文以陕西泾阳L5地层的黄土为对象，通过试验研究各种非饱和土强度理论参数，对比其优缺点，提出非饱和黄土强度参数的可行性测试方法，便于工程应用。主要开展了以下方面的研究：（1）通过常规三轴CD试验，得到原状和重塑黄土在不同含水率不同围压下的应力应变曲线和

4、应力路径，计算得出原状和重塑黄土的有效强度参数。结果表明：黄土的有效粘聚力总体上随含水率的增大而降低，当含水率小于塑限含水率时，粘聚力随含水率增大显著降低，当含水率大于塑限含水率时，粘聚力不再随含水率变化，趋于稳定。有效内摩擦角基本不随含水率发生变化。（2）采用压力板仪测得原状和重塑黄土的土水特征曲线，结合强度参数结果，分别估算Bishop强度理论和Fredlund双变量强度理论中的参数χ和φb。（3）基于LuNing吸应力强度理论，采用常规三轴试验结果来绘制吸应力特征曲线，通过拟合得到吸应力函数的

5、参数，导出黄土的吸应力强度理论中的有关参数。（4）分析了土水特征曲线和抗剪强度-吸力曲线的关系，采用归一化的土水特征曲线来预测抗剪强度-吸力的关系，提出针对L5黄土的预测参数值。（5）分别计算几种强度理论在不同围压和吸力下的抗剪强度值，绘制在三维曲面图上，并对结果进行比较，得出便于工程应用的非饱和黄土强度参数的可行性测试方法。关键词：非饱和黄土抗剪强度吸应力基质吸力土水特征曲线IAbstractLoessisaspecialsoilwidelydistributedinthenorthernregi

6、onofChina.Becauseofitslargedepositionthickness,andthedeepgroundwaterlevel,coupledwithlessrainfallandstrongevaporation,loessismostlyinunsaturatedcondition.Geologicaldisastersoccurredfrequentlyintheloessregions.Thereasonispartlyduetotheloessitselfloosest

7、ructureandlowstrength.Ontheotherhand,thesaturationofthesoilincreasedduetotheinfiltrationofsurfacewater,whichaffectsthesoilsuctioninthesoil,causingtheloessshearstrengthsharplyreducedSharpreductioninshearstrength.Theshearstrengthisthefocusofsoilmechanics

8、.Calculationofslopestability,foundationbearingcapacityandearthpressure,etc.,needthesoilshearstrengthvalues.Atpresent,Bishop’sstrengththeory,Fredlund’sdouble-variablesstrengththeory,andLuNing’ssuctionstressstrengththeoryarecommonlyaccept