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宜君彭镇Q2黄土卸荷损伤机制及对路堑边坡稳定性的影响
| 论文题名： | 宜君彭镇Q2黄土卸荷损伤机制及对路堑边坡稳定性的影响 |
| 关键词： | Q2黄土;路堑边坡;卸荷损伤;卸荷三轴试验;CT试验;数值分析 |
| 摘要： | 路堑边坡失稳启动机制是交通基础设施路基工程建设与运营中的关键科学问题，失稳启动机制和失稳判据对边坡工程的设计和灾害预警管理具有重要意义。受影响因素复杂，微观结构识别困难和时空变化大的制约，迄今对控制黄土路堑边坡稳定性的卸荷损伤机理和失稳启动机制的研究较为薄弱，已有文献仅初步探讨了不同含水率及围压对黄土卸荷力学响应机制的影响，远不能满足边坡工程实践需求。 本文通过对宜君县彭镇Q2原状黄土开展不同围压、不同卸荷速率耦合作用下的卸荷三轴试验，研究了原状黄土在卸荷状态下的相关力学性质以及强度的损伤劣化特征，揭示了卸荷过程中黄土弹性应变能的演化规律；通过CT扫描试验研究了卸荷前后黄土内部细观结构的发展变化规律，分析了卸荷强度的损伤劣化机理；以西延高铁沿线某实际边坡工程为依托，通过数值模拟的方法获得了开挖卸荷过程中边坡内部土体应力场和位移场的变化规律，分析了考虑卸荷损伤时边坡安全系数及塑性区的变化情况。本文主要工作及结论如下： （1）卸荷速率对原状黄土的卸荷应力-应变关系的影响显著：卸荷速率越快，黄土内部积累的弹性应变能越高，破坏时的峰值偏应力越大，屈服强度越高，应变软化现象越明显。同时，卸荷速率越快，土样达到偏应力峰值时的应变越小，产生破坏时释放的弹性应变能越高，土样破损越严重，脆性表现越显著。 （2）固结围压对原状黄土的卸荷屈服强度有一定强化作用：固结围压越高，黄土内部弹性应变能的积累程度越高，卸荷破坏时的峰值偏应力越大。与加载破坏相比较，卸荷过程中黄土的内摩擦角有所提升，粘聚力显著降低。 （3）卸荷过程中原状黄土表现出明显的脆性特征，弹性应变能主要经历初始释放、偏压补偿和破坏释放三个阶段，初始围压与卸荷速率对弹性应变能的积累和释放程度影响显著。卸荷破坏后土样平均密度（CT数）减小，而不均匀程度（SD值）增加。 （4）西延高铁沿线某路堑边坡在开挖卸荷后安全系数有所减小，开挖过程中坡脚处应变最大，易出现塑性区，为最薄弱位置。在开挖卸荷工程中采用考虑卸荷损伤的强度指标能够得到更为合理的安全系数。 |
| 作者： | 程永嘉 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 胡志平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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