黄土试样开裂机理试验研究

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1、分类号:P64210710-2012226041专业硕士学位论文黄土试样开裂机理试验研究白玉锋导师姓名职称李喜安教授专业学位类别申请学位级别工学硕士地质工程及领域名称论文提交日期2014年6月13日论文答辩日期2014年6月15日学位授予单位长安大学万方数据ExperimentstudyonthecrackingmechanismaboutloessgroundundertheenvironmentofthecaveADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：BaiYufengSupervisor

2、：Prof.LiXi’anChang’anUniversity,Xi’an,China万方数据万方数据摘要黄土在我国分布广泛，由于黄土具有疏松、大孔隙、湿陷性等特点，在黄土高原地区蕴藏着滑坡、滑塌、崩塌、泥石流等一系列地质灾害。这些地质灾害蕴育和发生与黄土体中的节理、裂隙有着很大关系，黄土体中节理裂隙形成和发展在很大程度与外界环境温湿度变化、降雨、灌溉等引起的土体干湿循环存在着必然联系。本论文以国家自然科学基金面上项目―洞穴潜蚀环境下黄土斜坡滑塌机理研究‖为依托，通过在室内重建温湿度场试验研究初始饱和状态的重塑黄土干燥过程中的收缩特性和开裂机理。通过大量野

3、外调查及室内温湿度场重建，对黄土试样的收缩特性试验研究，验证了黄土的干燥收缩也可以分为三个阶段：正常收缩阶段、残余收缩收缩阶段、零位收缩阶段。采用MCG—B模型和GRO—C模型拟合验证试样实验结果，拟合度较高都大于0.997，得出采用液体石蜡置换法测得黄土收缩曲线具有较高的精确度和可靠度。然后在室内重建温湿度场模拟外界环境温湿度变化研究黄土干缩开裂机理，总结出黄土开裂与温度、湿度、含水率、试样厚度和横向尺寸、试样形状、约束力等因素有关，并阐述了黄土试样干燥开裂过程中裂纹的衍生扩展规律。总结了黄土试样自由干燥收缩和边界约束下干燥收缩开裂过程中的体积变化量的表

4、达式。提出并验证了假设：黄土试样自由干缩过程中体积的收缩变量等于外边界约束力作用下黄土试样裂纹体积和收缩体积之和。试验结果结合野外调查得出黄土中水分运移的通道主要由黄土体中节理、裂缝、洞穴等构成，这些通道使得地表水快速入渗诱发或加速滑坡、滑塌、崩塌等地质灾害的发生，因此研究黄土开裂机理对滑坡、滑塌、崩塌等地质灾害的防治有一定的理论指导和实践意义。关键词：黄土；开裂；温湿度场；地质灾害I万方数据AbstractLoessiswidelydistributedinChina,theloesshasloose,largepores,collapsiblefeat

5、ures,intheLoessPlateauareaarelandslide,collapse,debrisflow,collapseofaseriesofgeologicalhazards.Thesegeologicaldisasterbreedsandoccurrenceandloessbodyjoints,fracturehastheverybigrelations,andthedevelopmentintheverygreatdegreeandtheexternalenvironmentchangesoftemperatureandhumidity

6、,rainfall,irrigationinducedsoildryingwettingcyclethereisaninevitablelinkjointfissureformationofLoessbody.Inthisthesis,theNationalNaturalScienceFundProject"CaveErosionEnvironmentofloessslopeslidemechanismresearch"asthebasis,theshrinkageandcrackmechanismofloessintheinnerchambertempe

7、ratureandhumidityindryingprocessofreconstructionfieldstudyintheinitialsaturation.Throughfieldinvestigationandindoorreconstructionoftemperatureandhumidityfieldexperimentalresearch,experimentalstudyontheshrinkagepropertiesofloesssampleverifythedryingshrinkageofloesscanbedividedintos

8、tages:normalcontractionstage,resi