动静荷载下青海黄土各向异性特征及微观结构演化规律研究

Loess is widely distributed in Qinghai area, which is significantly different with loess in other areas in terms of deformation and strength.This difference is caused by the different sedimentary and environmental conditions.No model is currently available for Qinghai loess, which is one of the major reasons for engineering problems in Qinghai.With investigation of this project, the mechanisms of deformation and strength of Qinghai loess will be fully understood, which could significantly enhance the stability of infrastructures in Qinghai.It includes:.(1)The anisotropic characteristics of Qinghai loess under static and dynamic loading will be investigated through dynamic triaxial tests and numerical modeling;.(2)With comparison of micro-structure before and after tests, the progressive change of Qinghai loess’s structure will be revealed;.(3)Combining the micro-macro research results above, the modified models for settlement and bearing capacity calculations will be proposed; .(4)The models will be finally validated and optimized using measured data from a number of real projects.

青海地区黄土分布广泛，由于其特殊的沉积条件和自然环境，使其与其它地区黄土在力学和变形特性上存在较大的差异。目前尚无适用于青海地区的相关计算模型，这也是导致工程事故的主要原因之一。本项目拟进行如下研究，从机理上揭示青海黄土力学及变形特性，为保障青海工程建设安全奠定坚实的理论基础：.（1）利用动静三轴试验和数值分析，研究动静荷载下青海黄土各向异性对其力学和变形特性的影响；.（2）通过比较加载前后黄土微观结构变化，揭示青海黄土结构在加载过程中的演化规律；.（3）将宏微观研究成果相结合，提出青海黄土沉降和承载力修正计算模型；.（4）结合工程实测数据，优化计算模型。

青海地区黄土由于其特殊的沉积条件和自然环境，使其与其它地区黄土在力学和变形特性上存在较大的差异。因此针对青海地区黄土各向异性特征及微观结构演化规律研究尤为重要。本项目通过试验研究，揭示青海黄土力学及变形特性：.（1）原状黄土静三轴试验表明：加载初期，偏应力随应变的增加迅速增大，强度及各向异性受取样角度的影响不大；加载后期，在等应变的情况下偏应力受取样角度影响较为显著，表现出明显的差异性。试样达到同一应变时，偏应力随取样角度的增加大致呈现出减小趋势；.（2）原状黄土动三轴试验表明：加载初期，动应变增长较为缓慢，强度各向异性体现程度不明显；加载后期，曲线发展趋势变缓，各角度下的曲线差异逐渐增大，试样表现出显著各向异性，较小动应力增量引起试样较大动应变，此时动应变发展迅速，动应力-应变曲线关系呈现弱硬化型，原状黄土随着埋置深度的增加对土体各向异性特性有一定的抑制作用；.（3）加载前后黄土微观结构变化表明：动荷载对土体内孔隙形态和颗粒间接触关系影响较大，加载后的土体内架空孔隙数量显著降低，颗粒间接触方式多为直接面接触，土体孔隙数量和颗粒间接触方式呈现出显著的各向异性；宏微观研究成果相结合得出其演化规律：由于振动作用，架空、大孔的结构易被破坏，黄土颗粒发生相应位移，结构由微胶结状态转化为加载后的镶嵌胶结状态，直接造成黄土变形破坏、结构失稳等问题；.（4）用数值模拟的方法，提出了土体应力—应变非线性沉降计算方法，该修正模型适用于青海地区原状黄土沉降计算方法，可用线弹性理论简化计算；提出了对基础宽度进行修正的承载力计算理论，采用宽度进行线性插值计算，使之线性过渡，不至产生突变，使之更为适合青海地区原状黄土的承载力计算。.本研究揭示了青海黄土力学及变形特性，为青海黄土地区工程设计提供理论依据并为工程建设安全奠定理论基础。