基于轴向压裂试验重塑黄土抗拉强度影响因素与破坏模式研究

作     者：尹思雨 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘飞

授予年度：2021年

学科分类：081803[工学-地质工程] 081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0814[工学-土木工程] 

主      题：重塑黄土 轴向压裂试验 抗拉强度 敏感性分析 破坏模式 

摘      要：轴向压裂试验方法广泛应用于岩土体材料的土体抗拉强度测试研究中,本文采用轴向压裂法分别开展重塑黄土多因素正交以及单因素独立作用对抗拉强度的影响探究试验,结合离散元数值模拟软件,分析试样在破坏过程的裂缝发育及拉应力与贯入深度曲线关系。取得结论如下:试验结果表明:(1)多因素综合影响下黄土抗拉强度与试验因素的敏感性大小依次为含水量、衬垫直径、干密度、制样方法、高径比和加载速率。其中,含水率、干密度和衬垫直径对重塑黄土抗拉强度有显著影响;(2)重塑黄土抗拉强度随着含水率的增加呈递减趋势;随着干密度增加而增加;随着衬垫直径的增大先增加再减小;静压3层较为适合作为轴向压裂试验制样方法;加载速率保持1mm/min,此时拉伸数据最稳定,可将此速率作为轴向压裂试验的加载速率;多因素标准轴向压裂试验中衬垫直径与高径比之间比值合理范围为12.3～20.5,单因素下衬垫直径与高径比之间比值合理范围为13.5～18.8(3)重塑黄土轴向压裂试验破坏可分为三种模式,挤压破坏、拉伸破坏以及以拉破坏为主的拉压耦合破坏,每种模式下对应相应的破坏形式,破坏形式有两瓣、三瓣以及多瓣破坏,其中以两瓣三瓣为主;(4)重塑黄土轴向压裂试验数值模拟试验结果与室内试验结果具有一致性,并可再现轴向压裂试验破坏过程。研究结果将有助于进一步深化对黄土力学的认识,推动黄土抗拉测试技术发展,完善黄土抗拉强度测试理论方法,为黄土地质灾害的协同防治提供科学支撑。