黄土动参数及其影响因素研究

来源 :成都理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:qiuyujie
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1920年海原大地震诱发了大量的滑坡、崩塌和地震堰塞湖等地质灾害,表明黄土地区震害不仅存在,且对地震动作用响应十分敏感。而黄土特殊的结构性直接影响着黄土静、动力学特性。因此,研究黄土在地震动作用下的动力学参数以及与黄土特殊结构性的关系显得十分必要。本文以我国1#黄土(宁夏)、2#黄土(兰州)、3#黄土(延安)为研究对象,通过大量试验,对三种黄土的物理性质指标、粒度组成、矿物成分、微观结构特征、结构性定量化参数、结构强度、抗剪强度、动孔压发展规律以及动参数进行系统研究,分析了动参数与结构性的关系以及动强度特性的影响因素,得出了以下结论:(1)黄土饱和方法的不同对其结构影响较大。饱和过程中,二氧化碳的通入以及高反压对黄土强度具有明显的衰减作用。经过反复研究,本文黄土采用反压饱和法进行,B值为0.8(即反压σ_b=370kPa)左右,即认为试样达到完全饱和。(2)3#黄土(延安)孔隙率及孔隙数量在三种黄土中均最小,颗粒间又以较稳定的镶嵌关系接触,其结构性远大于颗粒以支架接触排列的1#黄土(宁夏)和2#黄土(兰州)。另外,相对于1#和2#黄土,3#黄土所在地区降水量较多,黄土在这种长期的增湿、减湿过程中,土体颗粒间的粘结力不断得到增强并逐渐积聚成絮凝状结构,使得黄土承受外力荷载的能力加强。2#黄土所在地区降水量少,黄土缺少增湿、减湿过程中水分对土颗粒间的“揉和”作用,使得颗粒间的胶结作用较少,颗粒形态保存较好,颗粒之间保持独立的个体,使得土体结构处于一种“亚稳定状态”,黄土结构性相对较小。1#黄土孔隙比较高,大中孔隙数量也较其他两种黄土多,但是土体原生结构中粘土矿物含量的增高使得颗粒间的胶结作用加强,其结构性较2#黄土大,也正是因为1#黄土粘土矿物和可溶盐含量处于比较高的水平,使得土体对水的敏感性更强,随着含水量的升高,土体中粘土矿物和可溶盐的溶解以及孔隙的影响,黄土结构衰减程度最快,其结构性开始小于2#黄土。(3)黄土特殊的结构性导致了其力学参数的差异。其他条件相同的情况下,3#黄土(延安)的抗剪强度、结构强度、结构性定量化参数、动弹性模量和动强度都是最高的,低含水量时(ω≤15%),1#黄土(宁夏)的动、静力学参数均大于2#黄土(兰州),高含水量时,1#黄土的动、静力学参数均小于2#黄土。三种黄土的力学参数受含水量的影响均具有明显的规律性,表现为随含水量的升高而降低。(4)黄土初始动弹性模量(即最大动弹性模量)与初始结构性参数存在一定的关系,并建立了以塑性指数、孔隙比、含水量反映不同物性及固结围压反映应力条件的黄土动模量、阻尼比表达式。且黄土动、静强度参数之间具有很强的相关性,因此本论文取样地点的黄土动强度参数可以根据静强度参数近似得到。通过动、静参数的对比分析,可知黄土在地震动作用下其力学参数大大衰减,说明黄土具有很高的地震易损性。(5)在其他条件相同的情况下,黄土的动强度以及动强度参数随着干密度、固结比以及振动频率的升高而增大,随着含水量的增加而降低。同一试样在其他条件相同的情况下采用不同的破坏标准得到的动强度不尽相同,可以看出破坏标准的选择对动强度的影响很大,选择合适的破坏标准对动强度的取值很重要。
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