本文選題：黃土凍融病害　切入點：水分遷移　出處：《西安建筑科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：屬于季節(jié)性凍土區(qū)的黃土邊坡、岸渠、道路等工程凍融病害頻現(xiàn)，這類病害與凍融作用下黃土水分遷移和強度變化密切相關(guān)。目前對凍融作用下黃土水分遷移和強度問題的研究尚存在諸多疑難之處，本文基于此開展進一步研究工作。 通過實地調(diào)查和現(xiàn)場測試得到了凍融過程中黃土工程的病害特征和凍融過程中淺層黃土溫度場與水分場隨氣候變化的規(guī)律，對病害機理進行了初步分析，揭示了凍融病害與凍融過程黃土水分遷移、強度變化的密切關(guān)系，為進一步深入開展的凍融病害機理研究奠定了基礎(chǔ)。 對非飽和原狀黃土進行了凍融強度試驗研究。試驗結(jié)果表明同一含水率下粘聚力隨凍融次數(shù)的增加呈指數(shù)減小。對于相同干密度的土樣，含水率越大凍融循環(huán)后粘聚力減小量越大。凍融循環(huán)對非飽和黃土內(nèi)摩擦角影響較小，對工程而言可以忽略不計�；谠囼灁�(shù)據(jù)，進一步擬合得到了非飽和原狀黃土粘聚力劣化模型表達式。 通過室內(nèi)大尺寸非飽和黃土凍結(jié)作用下水分遷移試驗，開展了土體密度、含水率、凍結(jié)溫度、凍結(jié)方式對非飽和黃土水分遷移影響的研究。試驗結(jié)果表明：干密度越大，凍結(jié)鋒面的含水率增幅越大，凍結(jié)區(qū)的水分增幅越��；初始含水率越大，水分遷移量越大，并且在凍結(jié)鋒面處含水率增幅越大；在未凍結(jié)區(qū)，從鄰近凍結(jié)鋒面到暖端，含水率先增大后減小，初始含水率越小，這種現(xiàn)象越明顯。此現(xiàn)象是凍結(jié)界面抽吸力、溫度梯度和基質(zhì)吸力梯度共同作用的結(jié)果。凍結(jié)方式直接影響已凍結(jié)區(qū)的含水率分布和水分遷移總量。進一步通過已凍黃土的水分遷移試驗研究，結(jié)果表明已凍黃土中氣態(tài)水和液態(tài)水遷移對工程而言可忽略不計。 非飽和黃土凍結(jié)作用下水分遷移試驗結(jié)果揭示了明顯的水分向凍結(jié)相變界面運移的現(xiàn)象，說明凍結(jié)相變界面對水產(chǎn)生抽吸力，采用水頭的概念，將該抽吸力定義為相變界面水頭。水分遷移試驗結(jié)果表明水分向凍結(jié)界面遷移量與土體密度、含水率密切相關(guān)�；跀�(shù)值計算分析得到了非飽和黃土相變界面水頭表達式，，該表達式反映了影響水分向凍結(jié)界面遷移的主要因素，與試驗結(jié)果擬合度較高，表明該表達式表達相變界面水頭是合適的。利用該相變界面水頭表達式，對測試場地溫度場與水分場進行了數(shù)值計算，計算結(jié)果反映了實測結(jié)果。進一步給出了黃土地區(qū)最大凍深與氣溫和土體含水率的關(guān)系。 利用前述黃土凍融強度研究成果，對黃土坡面剝落和凍結(jié)單樁水平靜載試驗可靠性問題進行了研究。建立了黃土地區(qū)考慮坡端效應(yīng)的剝落病害力學簡化計算模型，利用該模型計算分析了剝落病害與融化深度、剝落體高度的相關(guān)關(guān)系。黃土地區(qū)冬季樁基工程施工頻繁，淺層黃土凍結(jié)后力學參數(shù)增大很多，導致單樁水平靜載試驗得到的承載力較大，而樁基正常使用階段無凍土層的存在，這使冬季檢測樁水平承載力偏大，存在工程隱患，需予以修正。通過有限元數(shù)值模擬黃土地區(qū)凍土層對水平受荷樁的影響，提出了冬季單樁水平靜載試驗的修正系數(shù)，可供黃土高原地區(qū)冬季檢測單樁水平承載力參考。
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【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TU444

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 彭功生,許強;飽水凍土水熱力耦合分析[J];安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版);2005年02期

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4 徐e呑

本文編號：1565292