基于电阻率的黄土湿陷性与压实度评价方法研究

作     者：王厚宇 

作者单位：东南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘松玉;施占新

授予年度：2021年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：湿陷系数 电阻率 压实度 胶结系数 黏聚力 

摘      要：黄土湿陷性问题是黄土地区工程建设面临的挑战,经常诱发各类工程灾变。如何经济有效评价黄土的湿陷性并进行处理是岩土工程的重要课题。电阻率是土体的固有属性,可以有效反映自身状态及其对环境的响应特征。本文以甘肃地区黄土为研究对象,通过室内试验和理论分析,研究了重塑黄土湿陷系数和电阻率指标之间的关系,提出了黄土湿陷系数的电阻率评价模型,基于电阻率模型提出了土体压实度的定量评价方法,探究了胶结系数与黏聚力的关系。主要研究内容和成果如下:(1)系统研究了黄土湿陷系数和电阻率与其物性指标之间的关系,提出了基于电阻率的黄土湿陷系数评价方法。通过室内湿陷试验,系统研究了含水率、密度和上覆荷载对黄土湿陷系数的影响。试验结果表明,重塑黄土的湿陷系数随含水率和密度的增大而呈幂函数关系减小,随压力的增加先增大后减小。通过室内电阻率测试试验,验证了Keller电阻率模型同样适用于黄土,电阻率与含水率和密度呈幂函数关系。通过消去含水率这一参数,得到湿陷系数与电阻率的关系,实现了通过电阻率和物理指标进行黄土的湿陷性评价。(2)基于Keller电阻率模型和电阻率与含水率密度的拟合公式,将密度换算为压实度,得到电阻率与压实度的定量关系。通过MATLAB编写代码,采用Newton迭代法求解方程,由电阻率和各项参数可直接得到土体的压实度,实现基于电阻率的土体压实度定量评价。(3)通过对掺黏土的黄土试样开展湿陷试验、直剪试验和电阻率测试试验,研究了黏土掺量对湿陷系数、粘聚力和电阻率的影响,探讨了湿陷系数与黏聚力的关系,计算出黄土的胶结系数,并与混合土样进行了比较。试验结果表明,随黏土掺量的增加,试样的湿陷系数逐渐减小,黏聚力逐渐增大,非饱和土样的电阻率先增大后减小;试样的湿陷系数随着黏聚力的增加不断减小;黄土因其特殊的大孔隙结构,氯化钠溶液饱和后电阻率和胶结系数比混合土样的电阻率和胶结系数要低。黄土的黏聚力和胶结系数均比混合土样的黏聚力和胶结系数小,呈现出一定的相关性。