本文關(guān)鍵詞： 膨脹土 脹縮特性 水化時(shí)間 持水特性 室內(nèi)試驗(yàn)　出處：《中原工學(xué)院》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：膨脹土具有膨脹性、裂隙性和超固結(jié)性,這其中以膨脹性最為突出。原狀膨脹土與重塑膨脹土的膨脹性能差別顯著。研究認(rèn)為工程開挖等過程對(duì)膨脹土的卸荷擾動(dòng)是誘發(fā)膨脹土邊坡工程災(zāi)害的一個(gè)促進(jìn)因素。研究不同卸荷擾動(dòng)狀態(tài)膨脹土的膨脹特性對(duì)于優(yōu)化膨脹土邊坡工程施工與設(shè)計(jì)意義重大�！盁o(wú)水不滑坡”,持水特性對(duì)膨脹土的膨脹性及力學(xué)特性也有重要影響。目前該研究主要集中于干濕循環(huán)、初始含水率等因素對(duì)膨脹土膨脹性及強(qiáng)度參數(shù)等的影響,而對(duì)于水化時(shí)間這一重要變量的研究較少。膨脹土由于具有顯著的吸水膨脹、失水收縮過程,導(dǎo)致其與一般粘性土土水特征曲線的吸濕與脫濕過程差異較大。故開展不同擾動(dòng)狀態(tài)與水化時(shí)間膨脹土的膨脹性和膨脹土全吸力過程吸濕-脫濕特性研究,可深化膨脹土膨脹特性和持水特性的認(rèn)識(shí),為膨脹土地區(qū)邊坡工程設(shè)計(jì)提供參考。本文以膨脹土邊坡開挖失穩(wěn)破壞為背景,以南陽(yáng)膨脹土為研究對(duì)象,采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值計(jì)算的方法,結(jié)合非飽和土力學(xué),重點(diǎn)研究了結(jié)構(gòu)性對(duì)膨脹土土水特征曲線的影響和不同擾動(dòng)狀態(tài)與水化時(shí)間的膨脹土膨脹性演化規(guī)律;最后,通過ANSYS有限元軟件,對(duì)膨脹土在不同水化時(shí)間作用下的膨脹特性對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律進(jìn)行分析和探討,為膨脹土地區(qū)邊坡災(zāi)害防治提供理論依據(jù)。本文研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:(1)考慮吸濕-脫濕的全吸力過程膨脹土持水特性研究選取原狀膨脹土樣與相同干密度重塑膨脹土樣,在壓力板儀對(duì)土樣脫濕-吸濕全過程土水特征曲線研究;通過溶液法,對(duì)南陽(yáng)膨脹土樣進(jìn)行土水特征曲線研究,并與壓力板儀法所得曲線進(jìn)行對(duì)比與修正;對(duì)比重塑與膨脹土吸濕-脫濕土水特征曲線,分析發(fā)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)以及孔隙分布是影響土水特征曲線的主要原因;通過Van Genuchten模型、Fredlund-xing3參數(shù)模型、Fredlund-xing4參數(shù)模型以及Gardner模型對(duì)原狀膨脹土與相同干密度重塑膨脹土土水特征曲線擬合,發(fā)現(xiàn)4個(gè)模型擬合效果較好。對(duì)比小吸力范圍(吸力小于1200kPa)和全吸力范圍(吸力小于286MPa)各模型擬合參數(shù),發(fā)現(xiàn)其擬合參數(shù)有所不同。(2)不同水化時(shí)間下的膨脹土變形特性試驗(yàn)?zāi)M邊坡開挖,在經(jīng)歷了不同卸荷幅度(擬定40kPa、80kPa、160kPa、240kPa)后進(jìn)行不同水化時(shí)間的重新固結(jié)過程,進(jìn)而開展不同水化時(shí)間(擬定0d、1d、10d、60d)下膨脹土的變形特性試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)卸荷擾動(dòng)幅度越大,膨脹土的膨脹率越高。膨脹土的膨脹率隨著水化時(shí)間的增加而小幅升高,一般在10d左右完全穩(wěn)定,大于規(guī)范要求的24h膨脹率。最后對(duì)其膨脹特性進(jìn)行了解釋。(3)膨脹土邊坡穩(wěn)定性研究通過ANSYS軟件等對(duì)不同水化時(shí)間與卸荷幅度膨脹土邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)水化時(shí)間與卸荷幅度對(duì)膨脹土穩(wěn)定性均有一定影響。
[Abstract]:Expansive soil has expansibility, fissures and overconsolidation, The difference between the expansive properties of undisturbed expansive soil and remolded expansive soil is significant. It is considered that the unloading disturbance of expansive soil caused by engineering excavation is a promotion of engineering disasters induced by expansive soil slope. It is very important to study the expansive characteristics of expansive soil in different unloading disturbance states for optimizing the engineering construction and design of expansive soil slope. "No water without landslide", the water-holding property also has an important influence on the expansive and mechanical properties of expansive soil. At present, the research is mainly focused on the dry and wet cycle, The effect of the initial moisture content on the expansive properties and strength parameters of expansive soils is less studied, but the hydration time is an important variable. As a result, the moisture absorption and dehumidification process of the expansive soil is different from that of the general clay soil, so the swelling property of expansive soil under different disturbance states and hydration time and the hygroscopic and desiccant characteristics of expansive soil during the whole suction process are studied. It can deepen the understanding of swelling characteristics and water-holding characteristics of expansive soil, and provide reference for slope engineering design in expansive soil area. In this paper, taking expansive soil slope excavation instability failure as background and Nanyang expansive soil as research object, laboratory tests are adopted. The theoretical analysis and numerical calculation, combined with unsaturated soil mechanics, focus on the influence of structure on the characteristic curve of expansive soil and the evolution of expansive soil with different disturbance states and hydration time. By means of ANSYS finite element software, the influence of expansive characteristics of expansive soil on slope stability under different hydration time is analyzed and discussed. The research contents and results of this paper are as follows: 1) considering the moisture absorption and desiccation of the whole suction process, the water holding capacity of expansive soil is studied. The original expansive soil sample and the same dry density remolded expansive soil sample are selected. The soil-water characteristic curve of the whole process of desiccation-moisture absorption of soil sample is studied by pressure plate method, and the soil-water characteristic curve of Nanyang expansive soil sample is studied by solution method, and the curve obtained by pressure plate method is compared and corrected. Comparing the characteristic curves of remolded and expansive soil with moisture absorption and desiccant soil, it is found that the pore structure and pore distribution are the main factors influencing the soil-water characteristic curve. By means of Van Genuchten model and Fredlund-xing3 parameter model and Fredlund-xing4 parameter model and Gardner model, the water characteristic curves of undisturbed expansive soil and remolded expansive soil with the same dry density are fitted. It was found that the fitting effect of the four models was better. The fitting parameters were compared between the small suction range (suction < 1200 KPA) and the full suction range (suction < 286 MPA). It is found that the deformation characteristics of expansive soil under different hydration time are simulated by the test of deformation characteristics of expansive soil under different fitting parameters. After different unloading ranges (40 kPa80kPa160kPa240kPa), the reconsolidation process of different hydration time is carried out. Then the deformation characteristic tests of expansive soil under different hydration time (1 day or 10 d ~ 60 d) were carried out. It was found that the larger the unloading disturbance amplitude, the higher the expansion rate of expansive soil, and the smaller the swelling rate of expansive soil increased with the increase of hydration time. Generally, it is completely stable in about 10 days. The stability of expansive soil slope is analyzed by ANSYS software, which is used to analyze the stability of expansive soil slope with different hydration time and unloading amplitude. It is found that hydration time and unloading range have certain influence on the stability of expansive soil.
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU443

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本文編號(hào)：1552206