本文關(guān)鍵詞：干濕循環(huán)條件下黃土邊坡水氣變換規(guī)律試驗(yàn)研究及穩(wěn)定性分析

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【摘要】：降雨和日照對地表非飽和黃土的含水率影響非常大,隨著黃土地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施工程不斷的發(fā)展和建設(shè),非飽和黃土邊坡在干濕循環(huán)條件下的水氣變換規(guī)律問題開始引起巖土工程界的重視。降雨入滲和水分蒸發(fā)都會引起非飽和黃土邊坡內(nèi)孔隙水壓力、孔隙氣壓力和基質(zhì)吸力的變化,邊坡土體抗剪強(qiáng)度隨之發(fā)生變化,從而導(dǎo)致邊坡土體產(chǎn)生位移。另外,水分場和溫度場的影響深度還直接影響邊坡失穩(wěn)時(shí)滑動面的位置。降雨作為非飽和黃土邊坡沖蝕、失穩(wěn)的主要誘因已經(jīng)成為人們的共識,然而干濕循環(huán)作用的變化對非飽和黃土邊坡的影響研究還不盡完善。系統(tǒng)地研究非飽和黃土邊坡在干濕循環(huán)條件下含水率、孔隙水壓力、孔隙氣壓力以及土體位移的變化規(guī)律,在滑坡整治過程中,就能科學(xué)合理地制定治理措施,節(jié)省工程投資。本文以蘭州馬蘭黃土為研究對象,定性與定量分析相結(jié)合,對非飽和黃土邊坡在干濕循環(huán)條件下的水氣變換規(guī)律和穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)分析、研究,并取得了一些有價(jià)值的研究成果。首先進(jìn)行物理特性實(shí)驗(yàn),測定填土所用馬蘭黃土的級配曲線、最優(yōu)含水率、最大干密度、液塑限和滲透系數(shù)等參數(shù),為之后的工作做好準(zhǔn)備。其次,進(jìn)行室內(nèi)模型試驗(yàn)。其中利用“吊瓶”的方式來增加邊坡土體的含水率,用浴霸燈直接照射的方式來模擬日照使土體內(nèi)水分蒸發(fā)。使用到水分傳感器、溫度傳感器、大量程百分表和自制的土體內(nèi)氣壓變化規(guī)律測試裝置,其埋設(shè)位置嚴(yán)格按照試驗(yàn)方案執(zhí)行。室內(nèi)模型試驗(yàn)一共進(jìn)行了三組干濕循環(huán)試驗(yàn),記錄和監(jiān)測非飽和黃土邊坡在干濕循環(huán)作用下,邊坡內(nèi)水分場、溫度場、土體位移和土體內(nèi)氣壓等相關(guān)物理量的變化情況,探究在干濕循環(huán)條件下非飽和黃土邊坡水氣變換的規(guī)律及變形破壞的影響因素。最后,應(yīng)用軟件Geo-Studio中的SEEP/W模塊,模擬非飽和黃土邊坡在不同降雨持時(shí)下的瞬態(tài)滲流場,得出了黃土邊坡在降雨入滲時(shí)不同時(shí)間段的孔隙水壓力和體積含水率分布情況。之后將非飽和滲流分析結(jié)果,耦合到VADOSE/W中,設(shè)置日照條件,得出在持續(xù)加熱情況下邊坡內(nèi)溫度場分布,以及溫度場對水分場的影響。最后再將滲流分析結(jié)果耦合到SIGMA/W和SLOPE/W模塊中計(jì)算邊坡的位移和應(yīng)變場變化,并且進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析,探討抗剪強(qiáng)度隨深度的變化,以及安全系數(shù)隨降雨時(shí)間的變化規(guī)律。本文通過室內(nèi)模型試驗(yàn)和應(yīng)用軟件進(jìn)行多場耦合數(shù)值模擬試驗(yàn)等手段,得出了幾點(diǎn)重要研究結(jié)論,為實(shí)際工程提供理論支持和設(shè)計(jì)依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：非飽和黃土邊坡 降雨入滲 水分蒸發(fā) 水分場 溫度場 穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU444
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-18
• 1.1 問題的提出和研究的意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 非飽和土研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 非飽和黃土研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 降雨對非飽和土邊坡穩(wěn)定性影響的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 大氣-非飽和土之間相互作用的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 1.3.1 本文主要的研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 本文研究思路17-18
• 2 非飽和黃土的工程特性18-28
• 2.1 非飽和土中的基質(zhì)吸力18-19
• 2.1.1 概述18
• 2.1.2 基質(zhì)吸力的量測18-19
• 2.2 非飽和黃土的土-水特征曲線19-22
• 2.2.1 概述19-20
• 2.2.2 土-水特征曲線的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式20-21
• 2.2.3 非飽和黃土的土-水特征曲線21
• 2.2.4 非飽和黃土土-水特征曲線的影響因素21-22
• 2.3 非飽和土的滲透與蒸發(fā)22-23
• 2.3.1 非飽和土水分滲透特性與影響因素22
• 2.3.2 非飽和土水分蒸發(fā)理論與影響因素22-23
• 2.4 試驗(yàn)用土樣物理特性研究23-27
• 2.4.1 篩分實(shí)驗(yàn)23-24
• 2.4.2 擊實(shí)實(shí)驗(yàn)24-25
• 2.4.3 液、塑限的測定25-27
• 2.4.4 滲透系數(shù)的測定27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 3 室內(nèi)模型的準(zhǔn)備與填筑28-38
• 3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>28
• 3.2 試驗(yàn)的準(zhǔn)備28-29
• 3.2.1 土樣的制備28
• 3.2.2 模型箱的制作28
• 3.2.3 觀測面(有機(jī)玻璃)的處理28-29
• 3.3 試驗(yàn)所用裝置及元器件29-35
• 3.3.1 降雨模擬裝置29-30
• 3.3.2 日照模擬裝置30-31
• 3.3.3 水分測試元件（水分傳感器）31-32
• 3.3.4 溫度測試元件32-33
• 3.3.5 邊坡位移測試裝置33-34
• 3.3.6 土體內(nèi)氣壓變化規(guī)律測試裝置34-35
• 3.4 模型的填筑35-36
• 3.5 試驗(yàn)步驟及數(shù)據(jù)采集36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理與分析38-67
• 4.1 第一組干濕循環(huán)38-47
• 4.1.1 第一循環(huán)滲水過程土體含水率變化38-40
• 4.1.2 第一循環(huán)加熱過程土體含水率變化40-41
• 4.1.3 第一循環(huán)加熱過程溫度與含水率的關(guān)系41-45
• 4.1.4 第一循環(huán)過程中百分表的變化45-47
• 4.2 第二組干濕循環(huán)47-53
• 4.2.1 第二循環(huán)滲水過程土體含水率變化47-48
• 4.2.2 第二循環(huán)加熱過程土體含水率變化48-50
• 4.2.3 第二循環(huán)加熱過程溫度與含水率的關(guān)系50-53
• 4.3 第三組干濕循環(huán)53-61
• 4.3.1 第三循環(huán)滲水過程土體含水率變化53-55
• 4.3.2 第三循環(huán)加熱過程土體含水率變化55-56
• 4.3.3 第三循環(huán)加熱過程溫度與含水率的關(guān)系56-59
• 4.3.4 第三循環(huán)過程中百分表的變化59-61
• 4.4 土體內(nèi)氣壓變化規(guī)律分析61-62
• 4.5 試驗(yàn)結(jié)束后土體的開挖與含水率的測定62-65
• 4.5.1 邊坡土體的開挖62-63
• 4.5.2 開挖時(shí)取不同位置土體測定含水率63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 5 黃土邊坡干濕循環(huán)數(shù)值模擬67-81
• 5.1 概述67
• 5.2 數(shù)值模擬軟件簡介67-68
• 5.3 黃土邊坡的基本特征及水力學(xué)特征68-69
• 5.3.1 黃土邊坡土體的基本物理特征68
• 5.3.2 黃土邊坡輪廓68
• 5.3.3 模型中所用黃土的水力學(xué)特征68-69
• 5.4 降雨入滲數(shù)值模擬69-73
• 5.4.1 黃土邊坡有限元網(wǎng)格的劃分69-70
• 5.4.2 邊界條件的確定70
• 5.4.3 滲流結(jié)果分析70-73
• 5.5 日照條件下水分蒸發(fā)數(shù)值模擬73-77
• 5.5.1 初始條件和邊界條件73-74
• 5.5.2 溫度場的變化74-75
• 5.5.3 水分蒸發(fā)條件下的瞬態(tài)分析75-77
• 5.6 降雨條件下黃土邊坡穩(wěn)定性分析77-79
• 5.6.1 滲流場與位移變形耦合77
• 5.6.2 降雨入滲后黃土邊坡穩(wěn)定性分析77-79
• 5.7 本章小結(jié)79-81
• 6 結(jié)論與展望81-84
• 6.1 結(jié)論81-82
• 6.2 展望82-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果88

【參考文獻(xiàn)】

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：974328