西京学院《湿载作用下原状黄土剪切变形破坏的微观机制研究》课题小组在陕西泾阳南塬开展系统性试验研究,为该地区某项目在水环境变化下的黄土边坡稳定性评价、重大工程建设和防灾减灾提供理论依据,具有重要的现实意义和科学意义。
该课题小组成员主要由黄国华、李美松和王佳晨组成。课题申请人黄国华是土木工程学院工程管理专业1901班的班长,曾荣获“优秀学生干部”和“杰出青年”等荣誉称号。项目申请人和团队成员前期学习了《土力学与地基基础》、《工程灾害与防灾减灾》、《土木工程材料》等与该项目研究内容相关的课程,已熟练掌握相关专业理论知识、研究方法和技术手段,并对工程地质、岩土工程和地质灾害等研究方向具有浓厚的兴趣。在学习之余,还参与了社会实践活动和全国高校青年防洪防汛志愿者活动,并获得了相关荣誉。此外,也参加了全国数字建筑百万人才职业技能挑战赛、斯维尔建模比赛以及科研学术交流活动,并获得相关奖项。课题小组在完成前期调研和相关文献搜集整理的基础上,主要进行研究区原状马兰黄土试样的采集以及基本物理力学性质指标测试(常规土工试验、激光粒度测试、X射线衍射测试、荧光光谱测试)、三轴固结不排水剪切试验、电镜扫描和压汞测试等一系列室内试验,在此基础上,完成试验成果的整理和相关理论分析,最终形成课题研究报告。
该课题立足黄土灾变效应的基础科学问题,以研究区典型Q3原状马兰黄土为研究对象,系统开展湿载作用下原状黄土宏观剪切变形破坏与微结构演变相结合的多尺度研究。通过开展不同初始含水量原状黄土三轴固结不排水剪切试验,分析不同围压下、不同应力比下和不同含水量下原状黄土试样应力-应变关系、抗剪强度及剪切变形破坏模式的响应规律,剖析饱和原状黄土在不同围压条件下的孔隙水压力变化、应力路径演化及临界状态行为;结合电镜扫描和压汞测试明晰湿载作用下原状黄土剪切变形破坏前后微结构形貌和总孔隙体积、孔隙比、孔径分布、特征孔径、分类孔隙体积等孔隙结构要素特征的演变规律,厘清不同因素对微结构体系演化的影响效应;借助SPSS软件,采用Pearson相关性分析,明晰各因素下不同孔隙结构要素与抗剪强度的相关性大小和相关显著水平,阐明不同孔隙结构要素对原状黄土剪切变形破坏的控制机制;基于原状黄土剪切变形破坏宏-微观多尺度演化机制试验分析,建立黄土宏观剪切力学特性与微结构演变之间的相关关系,揭示湿载作用下原状黄土剪切变形破坏的微结构效应和潜在致灾特性。
该课题的研究结果将深化对黄土剪切力学行为及滑移机理的认识,为构建考虑黄土微结构特征的多尺度本构模型提供定量化参数,为解决多因素耦合作用下黄土灾变力学问题提供理论参考,为研究区黄土工程建设体系、地质灾害科学防控、土壤改良和治理等方面提供科学依据,推动该地区的经济快速发展,有利于地区人居安全和社会稳定。
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