水的作用下黄土崩塌形成的机理研究

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1、分类号：P642.2密级：全日制工程硕士学位论文水的作用下黄土崩塌形成的机理研究StudyontheFormationMechanismofLoessCollapseundertheactionofwater申请人姓名：李晓指导教师：叶万军（校内）刘新军（校外）工程领域：建筑与土木工程研究方向：岩土工程灾害防治理论与技术西安科技大学二〇一五年五月学位论文独创性说明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及其取得研究成果。尽我所知，除了文中加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

2、得西安科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：论文题目：水的作用下黄土崩塌形成的机理研究工程领域：建筑与土木工程硕士生：李晓（签名）指导老师：叶万军（校内）（签名）刘新军（校外）（签名）摘要黄土崩塌是西北黄土高原地区最常见、最严重的一种地质灾害。黄土是一种松散沉积物，是在第四纪特殊的气候条件下形成的，具有大孔隙、垂直节理发育等特殊性质，在水的作用、切坡卸载、地震等外在触发因素作用下黄土高原地区崩塌灾害频繁发生。在水的作用下，黄土崩塌的形成，

3、首先是由于土体内裂隙的发育、发展以及贯通；其次由于边坡坡脚发生破坏从而失去支撑力，最终在其共同的作用下导致崩塌的形成。因此开展水的作用下黄土体的节理裂隙的发育以及物理力学性质的变化规律等方面的机理研究，对治理防护黄土地区崩塌等灾害具有重要的指导意义。在收集已有黄土地区崩塌灾害的研究成果以及对黄土地区黄土崩塌灾害进行补充调查的基础上，以延安市洛川塬边缘为典型研究场地，通过野外踏勘、测绘以及相关资料的收集，总结阐述了水的作用对黄土体自身表现出的工程特性具有重要影响，研究分析了黄土体的工程特性对于导致黄土崩塌灾害具有一定内在联系；通过干湿循环试验，利用CT扫

4、描研究水的物理作用—干湿循环对黄土内部结构劣化的影响规律；针对干湿循环后土样的强度力学试验，研究干湿循环次数、干湿循环幅度与土体强度劣化等相关参数的关系；通过室内物理力学试验，研究在水的化学作用—溶蚀作用对黄土体的物理力学性质的影响；并利用Abaqus软件，结合理论分析与数值模拟等方法，对黄土边坡形成崩塌机理进行数值模拟分析。研究表明：由于黄土边坡的开挖，坡体内垂直节理的张开，形成的拉张裂隙促进水的入渗，在水的物理化学作用以及黄土的水理特性等共同作用下，使得黄土体的物理力学性质发生了改变，黄土体的强度降低，导致黄土边坡发生塑性变形，由局部破坏发展为整体

5、破坏，最终造成不同类型的崩塌破坏模式。总之，黄土边坡在切坡卸荷引起垂直裂隙发育的基础上，解释了在干湿循环以及水的化学溶蚀的综合作用下造成垂直节理裂隙扩展变形，黄土体内部应力分布不均匀以及土体自身的物理力学性质的劣化，导致边坡整体变形，最终形成崩塌灾害的力学机制，认为水的作用是黄土崩塌形成的主导因素。关键词：黄土崩塌；工程特性；干湿循环；溶蚀作用；力学特性研究类型：应用研究基金项目：国家自然科学基金项目:（No.41172262）；陕西省青年科技新星项目：(No.2012KJXX-37)；2Subject:StudyontheFormationMecha

6、nismofLoessCollapseundertheactionofwaterSpecialty:ArchitecturalandCivilEngineering(GeotechnicalEngineering)Name:Li-xiao(Signature)Instructor:Ye-wanjun(Signature)Liu-xinjun(Signature)ABSTRACTLoesscollapseisthemostcommonanddangerousgeologicaldisasterintheLoessPlateauofNorthwestChi

7、na.Loessisakindofloosesedimentswhichhasspecialpropertiessuchaslargeporesandverticaljointdevelopmentandwasformedunderspecialclimateconditionsinquaternary.Ontheeffectofwater,slopeunloadedandearthquake,thecollapseofLoessPlateauaccurrfrequently.Loesscollapseontheeffectofwaterhastwor

8、easons,ontheonehandduetothedevelopmentofearthfi