不同冻融循环次数及含水率条件下伊犁地区黄土力学强度损伤特性

作者:吕倩俐; 张艳阳*; 张天栋; 程立龙; 蔡胜东; 刘称心
来源:工程地质学报, 2023, 31(04): 1269-1281.
DOI:10.13544/j.cnki.jeg.2023-0233

摘要

新疆伊犁地区融雪季节和雨季黄土滑坡灾害频繁发生,亟需探究伊犁地区黄土在不同冻融循环次数和含水率条件下力学强度的变化特征,本文以伊犁地区新源县某天然黄土斜坡处的黄土作为研究对象,通过室内三轴压缩试验和扫描电子显微镜试验来探究伊犁地区黄土的宏微观特性变化。主要研究成果如下:(1)不同冻融循环次数条件下,室内三轴压缩试验过程中以轴向变形为主,变形破坏机制由挤压-横向拉裂型向弯曲-纵向拉裂型转变。试样黏聚力总体上先减小后增大然后稳定,而内摩擦角总体的变化趋势为先增大后减小。(2)含水率对黄土试样硬化-软化程度影响较大,随着含水率的增加,应变逐渐呈现出弱软化-弱硬化-一般硬化-弱软化的变化趋势。试样的黏聚力、内摩擦角随着含水率的增高均呈现先增大后减小的二次抛物线关系。(3)在不同冻融循环条件下,黄土微结构由粒状、镶嵌、面胶结-微胶结结构转变为凝块、分散、点接触-胶结结构;小颗粒通过凝结作用形成了大颗粒,颗粒形态变得复杂,接近等轴的颗粒在减少,排列变得无序,黄土颗粒不断裂解充填孔隙,凝聚扩大孔隙,孔隙形态趋近于简单。总体上伊犁地区黄土的微观颗粒结构经历了一个稳定-不稳定-稳定的过程。(4)随着含水率的增加,黄土微结构为粒状、镶嵌、面胶结-微胶结结构,伊犁地区黄土含水率存在一个特殊值——最优含水率,在其附近黄土大颗粒最多、接近等轴的颗粒最多、轮廓线最简单、颗粒排列最有序。本研究结果以期为伊犁地区黄土滑坡灾害的预测与防治提供理论依据并奠定基础。

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