冻融作用对黄土边坡剥落影响的试验研究.pdf

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1、论文题目：冻融作用对黄土边坡剥落影响的试验研究专业：地质工程研究生：马世雄（签名）指导老师：王贵荣（签名）叶万军（签名）摘要冻融作用是影响黄土边坡剥落的重要作用之一。由于黄土地区特定的气候环境和地形地貌条件，加之黄土独特的物理力学性质，冻融作用降低了斜坡土体的强度，导致坡面产生剥落病害，从而对公路边坡的稳定性产生隐患，对该地区的工程建设产生影响。随着西部大开发力度的逐步加大，冻融作用已成为冻土区公路边坡剥落病害研究的典型代表。本文以黄延高速公路洛川段黄土边坡为背景，以实验研究为基础，综合运用地质、岩土力

2、学、计算机技术等理论和技术方法，对黄土边坡剥落病害的类型及发育特征进行归纳总结。在典型剥落边坡段取样，对所取Q2黄土在不同的含水率状态下，经过不同的冻融循环次数、冻结温度、冻结速度条件冻融后开展研究。系统的研究了Q2黄土在不同的冻融条件下黏聚力c和内摩擦角ϕ随冻融循环的变化情况，并根据试验结果建立了黏聚力c和内摩擦角ϕ与冻融循环次数N之间的关系。总结了黄土边坡的剥落类型，分析了黄土边坡的发育规律，探讨了冻融作用导致黄土边坡剥落的机理，对黄土边坡剥落病害的防治具有十分重要的作用和意义。本文主要研究内容及研

3、究成果如下：（1）黄延高速公路边坡剥落病害主要发生在线路所经的洛川县境内，主要剥落类型有厚块状剥落、层状剥落、片状剥落、中层碎块状剥落以及表层结皮剥落；其边坡剥落具有集中性、向阳性、广泛发育在Q2离石黄土地层上等发育特征。（2）Q2黄土土样在不同的冻融循环次数、冻结温度、冻结速度条件下，含水率稍有降低，塑限基本保持不变，液限降低，塑性指数降低，黏聚力c明显减小，内摩擦角ϕ略有减小，压缩性增大；在同一含水率条件下，随着冻结速度的降低，土样的黏聚力c减小，内摩擦角ϕ增大；同一冻结速度条件下，随着含水率的增大

4、，土样的黏聚力c减小，内摩擦角ϕ先增大后减小；当含水率小于25%时，土样的内摩擦角ϕ值随着含水率的增大而增大，当含水率大于25%时，则随着含水率的增大而减小。（3）随着含水率的变化，冻融作用对黄土细观结构的损伤不同，不同冻融条件对其内部结构产生的损伤不同；随着冻融循环次数的增加，CT均值逐渐下降。对于颗粒孔隙闭合程度较高的黄土，最初的几次冻融循环对损伤的扩展起着主导作用，损伤变量增大，而后逐渐趋于恒值；而对于孔隙贯通程度较高，离散型较大的黄土，随着冻融循环次数的增加，损伤变量平缓增大。（4）分析得出洛川

5、Q2黄土黏聚力c和内摩擦角ϕ与冻融循环次数N之间存在线性关系，二者均随冻融循环次数的增大而减小；建立了冻融作用引发黄土边坡剥落破坏的力学分析模型，并以莫尔--库伦准则为基础，得出了边坡剥落土体稳定性系数与冻融循环次数之间的关系，提出了冻融循环使得黄土黏聚力c和内摩擦角ϕ降低，从而使边坡土体抗剪强度下降，产生剥落破坏的结论。本文研究对黄土边坡剥落病害防治、边坡稳定性的维护、道路工程边坡治理的经济性，都具有十分重要的理论意义和实际意义。关键词：黄土；冻融作用；边坡剥落；冻融循环；试验研究研究类型：试验研究型

6、基金项目：国家自然科学基金（40802068,41172262）Subject：ExperimentalStudyofFreezing-thawingtoSpallingofLoessSlopeSpecialty：GeologicalEngineeringName：MaShi-xiong（Signature）Instructor：WangGui-rong（Signature）YeWan-jun（Signature）ABSTRACTFreezing-thawingisoneofthemainaffecti

7、ngformstoloessslopespalling.Becauseofthespecificclimateandpographyconditions,andcombinedwiththeuniquephysicalandmechanicalpropertiesofloess,freezing-thawingreducesthestrengthofslopesoil，andleadstospallinghazard，makesthehighwayslopestabilityhavinghiddenda

8、ngers，soaffectstheconstructionprojectsintheregion.Withthegraduallyincreasingforwesterndevelopmentefforts,thefreezing-thawinghasbecomeatypicalrepresentativeofthepermafrostareaslopespalling.ThepaperchoosesloessslopesinLuochu