压实黄土及玻璃纤维加筋黄土强度变形特性研究

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1、：１０６９７分类号：Ｐ６４２．３学校代码：２０１５２１０７８密级：公开学号ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｍ士字位ｉ２文ＭＡ’ＳＴＥＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ压实昔土及玻璃纤维加筋昔土强度变形特性研究工学科名称：地质程作者：谢婉丽副教授：郭倩怡指导老师西北大学学位评定委员会二〇—八年Studyonthestrengthanddeformationcharacteristicsofcompactedloessandglassfibe

2、rreinforcedloessAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinGeologicalEngineeringBySupervisor:May2018摘要摘要延安特殊的黄土丘陵沟壑地形限制着其城市化进程的迅速发展，为解决用地难题并且适应经济快速发展模式，黄土填沟造地工程在延安地区大量呈现。大量的高填方工程改变了原来自然形成的地下水排泄系统，加

3、之原状黄土和压实黄土力学性质差异，目前高填方的变形及边坡稳定性成了工程建设中的关键性问题。因此开展该地区的压实黄土强度及变形特性的研究具有重要的工程意义，其研究成果对于压实黄土填筑地基的变形分析与计算具有一定的指导价值。同时如何有效的消除高填方工程中黄土变形破坏现象并且明显改善压实黄土强度也成为了填沟造地工程施工中急需解决的一大关键问题。因此本文在前人研究的基础上，结合现有的条件，以延安地区黄土高填方工程为研究对象，重点针对影响压实黄土变形破坏的两大主要因素——含水率及压实度，结合黄土的击实特性

4、，通过固结不排水三轴试验，对不同含水率和压实度下压实黄土的强度、变形变化规律进行了分析研究，并采用玻璃纤维作为黄土高填方改良加筋材料，探究玻璃纤维加筋材料对于压实黄土强度增强机理。本文的主要研究成果和结论有：（1）压实黄土应力应变曲线整体呈现S形的形态，为弹塑性曲线，其在剪切过程中一般经历非线性弹性压密(OA阶段)、线弹性（AB阶段）、塑形（BC阶段）、应变增长（CD阶段）这四个阶段；玻璃纤维加筋黄土应力应变曲线呈现为增长型“S”曲线，在剪切过程中一般经历非线性弹性压密(OA阶段)、线弹性（AB

5、阶段）、塑性应变硬化（BC阶段）这三个阶段。（2）压实黄土初始模量E0、弹性模量E、割线模量E50与围压、压实度均呈线性增长关系，同时随含水率的增长而线性降低。割线模量Es随应变增大的变化趋势呈山丘状，即割线模量Es随应变增长呈直线的增长至最大割线模量后，割线模量随应变的增大呈指数型衰减最终趋于稳定。随着含水率的降低或压实度的增加压实黄土破坏应力呈线性增长趋势，其增大幅度随着围压的增大而增大。压实黄土屈服应力随围压、压实度的增大及含水率的降低均呈直线型增长。在p-q应力平面中不同含水率及不同压实

6、度下的屈服状态临界线均为直线型。（3）随着压实度的增大及含水率的降低，压实黄土黏聚力及内摩擦角均会增加，但含水率及压实度对黏聚力的影响程度大于对内摩擦角的影响。压实黄土内摩擦角I西北大学硕士学位论文c与含水率呈幂函数关系：φabw，与压实度呈指数函数关系：φ=ak1-b1c1；黏cabwc2聚力与含水率呈幂函数关系：22，与压实度具有线性关系。（4）相较于无加筋压实黄土，玻璃纤维加筋压实黄土的初始模量及弹性模量明显增高，均随加筋长度L及纤维掺入量R的增大均呈现线性增长关系；初始模量E0随

7、加筋长度L及纤维掺入量R增长关系可表示为''3n'E(aLb)R(aLbP（)）；玻璃纤维加筋黄土弹性模量随加筋长度L及0aPaRr2纤维掺入量R变化关系式：Ea(mR+i)LERPa(3)2。1311Pa（5）玻璃纤维加筋黄土R~L~（σ1-σ3）f三维散点图呈现一上凸型曲面形态，建立各级围压下破坏应力随加筋长度及纤维掺量变化的二元复合函数方程式：RL()（）=+ZBeCD；不同加筋长度下，玻璃纤维加筋黄土在p-q-R应力空间中13f0的屈服状态临界面表现为

8、一平行四边形平面，建立玻璃纤维加筋黄土屈服应力临界d状态面随玻璃纤维加筋长度L及纤维掺入量R的增长的关系公式：q=aL+b+∂R+cLp。（6）黏聚力随加筋长度及纤维掺入量的增大呈对数关系增长，纤维掺入量相较于加筋长度的增大，对于黏聚力的增强提升作用更明显；建立玻璃纤维加筋黄土黏LR()ccKeMN聚力与玻璃纤维掺入量、加筋长度的变化关系式：1；内摩擦角虽然随着玻璃纤维掺入量及加筋长度的增长而有所增加，但是其增长幅度及增长范围极小。（7）针对研究区S型压实黄土应力应变曲线形态，采用典型的