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干湿循环条件下伊犁河谷黄土强度劣化特征及促滑效应

干湿循环条件下伊犁河谷黄土强度劣化特征及促滑效应

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作者：唐国斌新疆大学

学位级别：硕士

随着新时代“丝绸之路经济带”的政策响应,伊犁河谷的城镇化建设和农牧业迅速发展,人类生产建设活动与地质环境之间的矛盾日益增加,2005～2020年伊犁河谷地区共发生地质灾害339起,其中滑坡233起。本文以新疆伊犁新源县哈茵德萨依沟西侧H... 详细信息

随着新时代“丝绸之路经济带”的政策响应,伊犁河谷的城镇化建设和农牧业迅速发展,人类生产建设活动与地质环境之间的矛盾日益增加,2005～2020年伊犁河谷地区共发生地质灾害339起,其中滑坡233起。本文以新疆伊犁新源县哈茵德萨依沟西侧H8滑坡体为背景,以伊犁黄土重塑样为研究对象,通过干湿循环下（0次、1次、3次、5次、7次、9次）的直接快剪试验、土体收缩试验、微观结构测试和数值仿真模拟,研究干湿循环条件下的伊犁黄土强度劣化特征、收缩变形特征、微观结构变化以及对边坡的促滑效应。主要研究内容如下:（1）通过室内含水率试验、密度试验、颗粒分析试验、界限含水率试验、击实试验等,获取该地区黄土的基本物理性质,为后续干湿循环条件下的伊犁黄土强度劣化及促滑效应试验提供研究基础。（2）通过不同循环次数下的直接快剪试验,获得不同循环次数下的应力应变关系曲线、抗剪强度以及抗剪强度参数。计算得出抗剪强度及抗剪强度参数的劣化度,发现在首次干湿循环后,劣化程度最大,随着干湿循环次数的增加,抗剪强度和黏聚力的总劣化度逐渐增加,但内摩擦角呈现波动变化,最终获得干湿循环条件下黄土强度劣化的变化规律。（3）通过不同干湿循环次数下的土体收缩试验,研究伊犁重塑黄土在不同干湿循环次数后的失水收缩变形特征,获得含水率和线缩率随时间的变化规律,并获得收缩曲线,得出随着循环次数的增大,土体的最终收缩率和收缩系数呈现降低趋势。确定土体直线收缩阶段、曲线收缩阶段和近似水平直线收缩阶段的界限含水率分别为12%和8%,伊犁黄土的缩限值为8%。（4）采用扫描电镜和核磁共振测试技术,运用数字图像处理方法,选取粒径、孔径、孔隙面积比和孔隙体积作为微观结构定量分析参数,得出随着干湿循环次数的增大,大中颗粒的含量呈现下降趋势,微小颗粒含量呈现上升趋势;大中孔隙的含量呈现上升趋势,小微孔隙的含量呈现下降趋势;孔隙面积比例逐渐增大;大孔和介孔的体积含量呈现上升趋势,微孔的体积含量呈现下降趋势。揭示了黄土强度劣化的微观过程,得到了伊犁黄土边坡宏观变形失稳的微观结构解释,获得了黄土微观表征参数与力学强度之间的相关性。（5）基于地质环境现场调查,概化黄土斜坡的演化模型,根据直接快剪试验中获取的抗剪强度参数,采用强度折减法,通过Abaqus软件模拟不同干湿循环次数后三种工况下的边坡应力、位移以及安全稳定性系数变化特征,得出随着干湿循环次数的增加,边坡的稳定性系数呈现下降的趋势。

关键词：干湿循环伊犁黄土强度劣化微观结构促滑效应

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多次冻融循环下伊犁黄土斜坡稳定性机制

多次冻融循环下伊犁黄土斜坡稳定性机制

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作者：汪凯凯新疆大学

学位级别：硕士

伊犁河谷地质环境复杂,现阶段因为当地城镇化迅速发展,人地矛盾剧增,造成伊犁地区地质灾害频发发生,独占整个新疆地质灾害总数的80%以上。本文以伊犁地区新源县哈茵德萨依泥石流沟谷上游黄土斜坡为研究对象,在国家重大专项泥石流治理工... 详细信息

伊犁河谷地质环境复杂,现阶段因为当地城镇化迅速发展,人地矛盾剧增,造成伊犁地区地质灾害频发发生,独占整个新疆地质灾害总数的80%以上。本文以伊犁地区新源县哈茵德萨依泥石流沟谷上游黄土斜坡为研究对象,在国家重大专项泥石流治理工程的基础上,结合当地工程地质条件进行冻融循环作用下黄土强度劣化分析,总结伊犁河谷黄土斜坡诱发主控因素,构建该区黄土斜坡稳定性分析模型。主要取得了以下成果与认识:(1)伊犁河谷地质灾害主要以滑坡以及滑坡产生的溃坝式泥石流为主,斜坡变形破坏主要以牵引式滑坡为主,在冻融循环作用下,斜坡破坏表现为浅层剥落、热融喀斯特以及演化的泥流等破坏形式,并多于春夏交汇时期发生塑流拉裂式破坏。(2)冻融循环过程中,岩土体的表观特征发育明显,发育大量冰霜状晶、冰晶体,后期冻融循环次数越多,冰霜晶体开始向冰晶体演化,在正冻期,冰晶体在垂直方向出现层状分布,并造成样品表层出现六边形剥落体,变形破坏主要以层状剥落为主,膨胀加剧土体剥落现象,在正融期,网状冰晶体迅速消融,孔隙水压力增加导致土体的有效应力降低,对表层的岩土体产生热融扰动,扰动程度强烈。(3)综合不同含水率、不同冻融循环次数下的三轴压缩剪切实验,分析认为冻融循环作为一种强烈的风化作用,经过多次冻融循环作用以后,岩土体的空间结构发生变化,土中水分出现不同程度的运移,最终表现为土体应力峰值出现明显降低,土体内摩擦角与粘聚力发生变化,在冻融循环过程中土体内摩擦角因土颗粒物理性质原因,总体变化不大,一般变化范围在2%-7%之间,但粘聚力因冻融循环过程中的水分运移与形态变化出现多次浮动。(4)冻融循环作用下,伊犁河谷黄土斜坡表层冻结层的力学强度发生变化,斜坡稳定系数出现先增大后降低再次增大然后降低的特征,滑动面主要集中在风化层上,几乎不出现在表层冻结层,对斜坡的整体稳定性影响较轻,斜坡运动出现由坡顶向坡脚运动的趋势。

关键词：冻融循环黄土斜坡促滑效应伊犁河谷

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