庆阳黄土动力特性试验及颗粒流模拟研究

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1、硕士学位论文庆阳黄土动力特性试验及颗粒流模拟研究ExperimentStudyonDynanmicPropertiesofQingyangLoessandParticleFlowSimulation[基金项目：江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)][中国博士后科学基金项目（20110491476）]作者：潘宝骝导师：杨伟峰教授中国矿业大学2015年5月中图分类号TU43学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文庆阳黄土动力特性试验及颗粒流模拟研究ExperimentStud

2、yonDynanmicPropertiesofQingyangLoessandParticleFlowSimulation作者潘宝骝导师杨伟峰教授申请学位理学硕士培养单位资源学院学科专业第四纪地质学研究方向第四纪地质灾害答辩委员会主席评阅人二○一五年五月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评

3、审。导师签字：年月日致谢在硕士论文完成之际，谨此向我的导师杨伟峰教授致以崇高的敬意和衷心的感谢！在我心中杨老师首先是一位优秀的教育工作者，他授课思路清晰，发音标准，耐心仔细，治学严谨；其次又是一位优秀的科研工作者，他有着敏锐的洞察力，广博的知识，总是能在我迷惑不知所措的时候给予及时的指导。本次论文从选题到论文框架的构建直至论文的撰写无不倾注着杨老师的心血，再次向杨老师表达谢意。感谢姜振泉教授、朱术云副教授、朴春德副教授、孙强副教授在论文的选题及研究过程中，给予大量无私帮助和指导，提出许多宝贵的意

4、见，在此表示衷心的感谢。感谢于宗仁老师、张改玲老师为本文的研究提供了良好的试验条件，在试验中给于老师添了不少麻烦，感谢于老师的无私指导与帮助，同时表示歉意。感谢夏筱红老师在毕业环节中提供的帮助。感谢黄远硕士、沈永炬硕士、霍攀硕士、高炳伦硕士、刘欢硕士、顾春生硕士、朱勇硕士、岳建刚硕士在试验准备及设计上给予的大力支持，感谢好友祁建虎在试验取样中给予的无私帮助和辛勤汗水，感谢舍友袁奇硕士、刘承雨硕士、郝威铎硕士在生活中的帮助与陪伴。最后我要感谢我的家人，爸妈给了我生命，爷爷奶奶陪伴我成长，离开家后又

5、开始担心我在异乡的学习、生活、工作，而我给予你们的关心却太少太少，我爱你们，是你们用一生证明了勤劳工作、朴素生活，平平凡凡也可以幸福一辈子。感谢评阅和出席硕士论文答辩会的各位专家、教授，感谢你们百忙之中给予的指导。摘要本文的研究对象是庆阳地区Q3黄土，通过颗粒分析试验、X射线荧光光谱分析（XRF）试验、动三轴试验以及颗粒流模拟分析试验对庆阳地区Q3黄土的物理性质、化学性质特征，动模量、阻尼比、动强度、残余应变特征以及动荷载下黄土内部结构变化特性进行了研究，论文完成的主要工作及获得的认识如下：（1

6、）进行了庆阳地区野外地质踏勘，采取土样进行室内试验。颗粒分析试验表明庆阳Q3黄土属于砂性黄土，砂粒含量达到51.4％。X射线荧光光谱分析（XRF）试验表明庆阳Q3黄土的矿物成分以碎屑矿物为主，其次为粘土矿物和碳酸盐矿物，化学成分以SiO2为主，其次为Al2O3、CaO等，与地壳的化学成分相似。（2）动三轴试验共完成了原状黄土试样4个，重塑黄土试样9个，分析了不同含水率下原状试样及不同干密度、不同围压下饱和重塑试样的动模量、阻尼比、动强度以及残余应变特性，总的变化规律是在相同条件下，原状试样的动模

7、量、动强度随着含水率的的增大而减小，残余应变随着含水率的增大而增大，相比之下天然含水率的原状试样有着较大的最大动模量（315.3MPa）和动强度（325kPa，采用屈服标准）及较小的残余应变；重塑试样的动模量、动强度随着干密度及围压的增大而增大，残余应变则随着干密度的增大而减小；无论是重塑试样还是原状试样所测得的阻尼比并没有明显的规律。（3）相比前人对其他地区黄土动力特性的研究，庆阳地区Q3黄土的动模量及动强度在相同条件下都要大于其他相关前人研究区域，说明庆阳黄土结构很强。而且砂粒含量也高与其他

8、地区，在动应力的作用下，表现出较强的弹性特征。（4）运用颗粒流数值模拟方法，模拟了黄土试样在静荷载、循环荷载、冲击荷载作用下的动力响应问题。通过监测试样内部颗粒的配位数、相关区域的孔隙率以及系统不平衡力的变化，来定量地描述由于荷载的作用所导致的试样内部结构的变化特征，主要表现为：静荷载作用下孔隙率逐渐减小之后趋于稳定，颗粒配位数先减小后增大之后趋于稳定值，并且稳定值要大于初始配位数的值，说明试样的结构首先遭到破坏，然后被压密形成更加紧密的结构；循环荷载下试样孔隙率整体上是呈下降趋势，颗粒配位数则