原状黄土各向异性及卸载变形特征试验研究.pdfVIP

第 35卷 ，第6期 中 国 铁 道 科 学 VoL35 No．6 2014年 11月 CHINA RAILWAY SCIENCE November，2014 文章编号：1001—4632 (2014)06—0001—06 原状黄土各 向异性及卸载变形特征试验研究 叶朝 良，朱永全，刘尧军，宋亚玺 (石家庄铁道大学 i．m程学院，河北 石家庄 050043) 摘 要：为揭示原状黄土的各向异性和卸载变形特征，从水平和竖向2个方 向取样 ，通过湿陷性试验、压 缩试验、直接剪切试验、三轴剪切试验和卸荷三轴试验，对郑西客运专线贺家庄隧道出口洞顶Q3黄土进行黄土 各向异性及卸载变形特征试验研究。结果表明：黄土的竖向和水平方向力学指标有明显差异 ，竖向和水平方向 的压缩模量E～2平均值分别为5．82和6．83MPa；黄土竖向湿陷性系数平均值为0．026，明显大于水平湿陷性系 数平均值0．019；抗剪强度参数中水平向黏聚力大于竖向黏聚力 ，内摩擦角变化不大 ；黄土的卸荷变形与主应力 差呈线性变化规律，当主应力差减小至O～90kPa时，迅速发生破坏 ，破坏时应变为 0．5 ～3．5％；原状黄土 的破坏具有突变性，主要表现在卸荷破坏变形很小，破坏变形时间短，速度快。 关键词：原状黄土；各向异性 ；力学特性 ；卸载三轴试验；变形特性 中图分类号：U213．14：TU444 文献标识码：A doi：lO．3969／]．issn．1001—4632．2014．06．01 黄土的各向异性直接影响黄土的力学性状和工 程中的变形无影响。邵生俊[11]认为结构性是黄土 程性质，其中，水敏感性和结构性是各向异性最显 强度的控制因素，结构性参数比与黄土的强度比符 著的表征[1]。在黄土的微观结构Is-7]、结构性[。及 合简单的正比关系，并将抗剪强度随结构性变化的 其对黄土强度的影响[9]等方面，国内外已取得了丰 关系引入了黄土隧道力学特性的分析中，指出黄土 硕的研究成果。以往针对黄土结构性的研究多在原 隧道在开挖和支护过程 中，对 围岩结构性破坏越 状黄土和扰动重塑黄土的强度差异性方面，并提出 大，围岩稳定所需的支护力或塑性区的范围将越 了相应的结构性参数[1 ，且相关试验研究基本 大。安亚芳_15_为了研究取样 的方 向性对黄土力学 上是取竖向的试样。由于黄土具有较强的结构性和 性质的影响，采用室 内固结和直剪试验，对兰州 内在节理面，因此在黄土隧道工程施工中，易出现 Q4黄土分别进行了水平 向和竖向的压缩性、抗剪 施工地表裂缝；黄土边坡易出现近于垂直面的坍 强度和变形参数的比较研究，结果表明，兰州 Q4 塌。这些现象都反映黄土具有竖向节理发育和各向 黄土的力学性质呈现较为显著的各向异性，在法向 异性特征。 应力较低时，显得尤为明显，并随法 向应力的增 针对土的各向异性，国内一些学者进行了探索 高，差异性相对减小。 研究。龚晓南[1]对上海金山黏土分别切取竖直向、 目前国内外系统研究黄土各向异性的较少，本 水平向和45。角的试样进行强度各向异性的研究， 文通过湿陷性试验、压缩试验、直接剪切试验、三 结果表明其强度的关系为竖向水平向45。角方 轴剪切和卸载三轴试验，研究郑西客运专线三门峡 向。MITSUTOSHIYOSHIMINE_1。J通过沿水平 段 黄土的各 向异性及卸载变形特征。 与竖直方向切削土样制成试件的压缩试验、直接剪 切试验和三轴试验 ，研究西安非饱和黄土的强度、 1 试验方案及方法 刚度以及破坏特征。张茂花等[1]通过对原状 Q3黄 土进行单轴压缩试验，分析了不同加载方向和浸水