岳麓山残坡积土力学特性的试验及应用研究

论文摘要

残积土是岩石分化后残留在原地的土，而坡积土是位于山坡上方岩体风化的碎屑物质，在流水或重力作用下运移到斜坡下方或坡麓处堆积形成的土。我国南方分布有大面积的残坡积土覆盖层，因此修建高等级公路时，必将形成大量高陡残坡积土边坡，然而大量工程实践证明，水是导致这类土坡滑坡的罪魁祸首，因此研究水对残坡积土力学性质的影响具有重要的理论和工程实际意义。为此，本文以岳麓山残坡积土为对象，开展在不同干湿循环次数、不同浸泡水时间作用下残坡积土的强度特性的试验研究。首先，从成因类型、分类以及土体物理力学指标方面研究岳麓山残坡积土的特性。其次，进行室内三轴试验设计并对试验结果和试验中发生的现象进行合理的分析和解释。利用先进的GDS三轴系统，开展饱和残坡积土在不同干湿循环次数作用下的强度试验。结果表明，岳麓山残坡积土的不排水强度与干湿循环次数呈非线性关系，可用指数函数来加以拟合，由此提出岳麓山残坡积土不排水强度与干湿循环次数的理论公式。并建立基于BP神经网络在干湿循环作用下残坡积土应力应变关系模型，分析干湿循环作用下残坡积土的强度特性。再次，开展饱和残坡积土在不同浸泡水时间作用下的强度试验。结果表明，岳麓山残坡积土的不排水强度与浸泡水时间呈非线性关系，可用指数函数来加以拟合，由此提出岳麓山残坡积土不排水强度与浸泡时间的理论公式。并建立基于ANFIS在不同浸泡时间作用下残坡积土应力应变关系模型，分析不同浸泡时间作用下残坡积土的强度特性。最后，将本文试验结果应用于长沙气象南路一处边坡加固工程，对其进行干湿循环和不同浸泡时间作用下残坡积土边坡稳定性分析，分析其在干湿循环和浸泡时间作用下的安全系数的变化规律。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究背景
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 残坡积土的土性特征
• 2.1 概述
• 2.2 残坡积土的成因类型和分类
• 2.2.1 成因类型
• 2.2.2 分类
• 2.3 岳麓山残坡积土性质的试验分析
• 2.3.1 岳麓山残坡积土粒径级配分析
• 2.3.2 岳麓山残坡积土的液塑限试验
• 2.4 本章小结
• 第3章 干湿循环作用下饱和残坡积土力学特性的试验研究
• 3.1 概述
• 3.2 干湿循环作用下饱和残坡积土的不固结不排水试验
• 3.2.1 试验仪器
• 3.2.2 试样制备
• 3.2.3 试验流程
• 3.2.4 试验结果与分析
• 3.2.5 饱和残坡积土不排水强度随干湿循环次数的变化规律
• 3.3 基于 BP 神经网络在干湿循环作用下饱和残坡积土应力应变关系模型
• 3.3.1 BP 神经网络的基本原理
• 3.3.2 BP 神经网络本构模型建模方案
• 3.3.3 BP 神经网络模型的训练
• 3.3.4 BP 神经网络模型的检验
• 3.3.5 BP 神经网络模型预测结果
• 3.4 干湿循环作用下饱和残坡积土的强度特性
• 3.5 本章小结
• 第4章 不同浸泡时间作用下饱和残坡积土力学特性的试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 不同浸泡时间作用下饱和残坡积土的不固结不排水试验
• 4.2.1 试验流程
• 4.2.2 试验结果与分析
• 4.2.3 饱和残坡积土不排水强度随浸泡时间的变化规律
• 4.3 基于 ANFIS 在不同浸泡时间作用下饱和残坡积土应力应变关系模型
• 4.3.1 自适应神经模糊推理系统基本原理
• 4.3.2 ANFIS 建模方案
• 4.3.3 ANFIS 模型的训练
• 4.3.4 ANFIS 模型的检验
• 4.3.5 ANFIS 模型预测结果
• 4.4 不同浸泡时间作用下饱和残坡积土的强度特性
• 4.5 本章小结
• 第5章 工程应用实例分析
• 5.1 概述
• 5.2 干湿循环作用下边坡稳定性分析
• 5.2.1 边坡概况
• 5.2.2 稳定性分析结果
• 5.3 浸泡时间作用下边坡稳定性分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢