山西马兰黄土拉压特性的各向异性研究

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随着我国经济发展向中西部的转移,黄土高原地区成为工程开发和建设的主战场,公路﹑机场﹑高土石坝的修建随之兴起。受黄土高原特殊的工程地质环境影响,黄土作为一种基本的承载体,其抗压抗拉能力被学者们广泛地关注或研究。黄土的抗拉强度虽然不大,工程中常被忽略,但研究表明,黄土区域地灾的孕育和发展过程都与土的抗拉特性密切相关。在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生前,土体内部首先产生拉张裂缝;黄土地基发生沉降的过程中,不仅剪切裂缝产生,局部也有拉张裂缝形成。抗压强度是土体结构强度的一个表征量,土体在上部荷重条件下发生的侧向或轴向变形破坏,实际上是孔隙体积减小,孔隙水、气发生变化,从而导致了颗粒关系和颗粒间联结力发生破坏,即土体的初始结构发生破坏。因此,研究黄土的抗压、抗拉强度特性,不仅对于完善土体的强度理论有重要意义,更对解决实际工程问题有着重大的应用价值。  影响黄土抗拉强度、抗压强度的因素很多,包括颗粒组成级配、含水率、干密度、孔隙率、密实度等因素,前人对其研究也往往集中于含水率和干密度上。本文主要以室内试验研究为主,分析了原状马兰黄土的抗压强度、抗拉强度和超声波波速、在不同方向上的差异和规律,继而对原状黄土结构的各向异性进行了探讨。  结果表明:干燥的原状马兰黄土试样抗压强度在350-1000 kPa之间;抗拉强度值远小于抗压强度值,其范围在75-120 kPa之间。马兰黄土的抗压强度、抗拉强度均存在着显著的各向异性:沉积方向(竖向)上的抗拉强度普遍大于水平方向。原状马兰黄土超声波速率也存在各向异性,在干燥状态下和天然含水率状态下,土体竖向上的波速值均大于水平向波速值;试样从天然含水率烘干至0%后,其波速范围由0.49-0.83 km/s上升至 0.78-1.13 km/s,整体上升约 36.5%。原状马兰黄土的土体结构存在各向异性,竖向上土颗粒排列更为紧密,土骨架更为牢固,加上土体中竖向节理发育,导致了其超声波波速值、抗压强度和抗拉强度也呈现出各向异性。
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