【摘要】：濕陷性黃土地基對水的敏感性很強,尤其是長時間的降雨會致使基質(zhì)吸力發(fā)生明顯變化,引起土體抗剪強度的衰減,從而導(dǎo)致地基災(zāi)害。因此研究持續(xù)降雨作用下黃土地基中的滲透性和濕陷性,不僅對地基穩(wěn)定等實際工程問題具有重要的指導(dǎo)意義,而且還能有效的減少災(zāi)害的發(fā)生和經(jīng)濟財產(chǎn)的損失。本文采用物理試驗與數(shù)值試驗相結(jié)合的方法。通過物理試驗,探究了重塑和原狀黃土地基滲流規(guī)律,并驗證了降雨入滲數(shù)值模擬的關(guān)鍵要素(參數(shù)、邊界、流程)。應(yīng)用水文統(tǒng)計的方法,得出西安市連陰雨降雨特征與不同重現(xiàn)期下的降雨總量,將此作為邊界條件,并對已有資料進行挖掘,應(yīng)用數(shù)值模擬分析不同實測的土水特征曲線、滲透系數(shù)等對地基滲流場的影響。在此基礎(chǔ)上,基于簡化的黃土濕陷變形模型,應(yīng)用有限元軟件進行二次開發(fā),分析了黃土地基的濕陷變形。論文的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)應(yīng)用自行設(shè)計的工具,對SWR土壤水分傳感器進行標(biāo)定,總結(jié)出了室內(nèi)標(biāo)定SWR傳感器的方法并得出三次標(biāo)定關(guān)系式;自行設(shè)計了一套大尺寸室內(nèi)積水入滲裝置進行試驗,探討重塑黃土地基滲流規(guī)律,發(fā)現(xiàn)含水率隨時間呈現(xiàn)先增加然后降低再趨于平穩(wěn)狀態(tài),濕潤鋒運移速率隨著運移距離的增大而減小,頂部的土體接近飽和狀態(tài),而下部的飽和度較小。(2)應(yīng)用SEEP/W模擬現(xiàn)場浸水試驗,探討原狀黃土地基入滲規(guī)律:浸水過程中,浸潤線形狀始終近似為對稱分布的“喇叭形”,停止供水后,浸潤范圍主要發(fā)生在下部地基內(nèi)。應(yīng)用ABAQUS平臺進行二次開發(fā),將黃土濕陷變形模型應(yīng)用于數(shù)值模擬中,得出黃土濕陷變形規(guī)律,并與實測結(jié)果對比發(fā)現(xiàn):變形隨深度增加而減小,濕陷主要發(fā)生在上部區(qū)域,且減小速率快,濕陷變形從試坑中心向試坑外方向逐漸減小,由此驗證了所開發(fā)的程序用來模擬濕陷變形的可行性與合理性。(3)對西安市1981年～2015年的實測日降雨量進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)西安市連陰雨降雨天數(shù)分布在4～12天,平均降雨天數(shù)為5.6天,降雨總量分布在20.3～186.7mm,平均降雨總量為71.6mm;應(yīng)用水文頻率分析計算軟件,采用計算機優(yōu)化適線法繪制出的皮爾遜Ⅲ型頻率曲線,通過曲線得到了西安市不同重現(xiàn)期下的連陰雨降雨總量。(4)針對實際工程中處理后的黃土地基,根據(jù)不同重現(xiàn)期下的連陰雨,利用SEEP/W進行降雨入滲計算,分析出了能夠反映實際情況的不同降雨量、降雨持續(xù)時間、土水特征曲線、滲透系數(shù)和不同地基處理深度對降雨過程中地基滲流場變化均有不同程度的影響。降雨結(jié)束時,地基表面的變形大于處理后地基表面的變形。對于地基表面,靠近基坑一側(cè)的變形小于遠離基坑一側(cè);對于處理后地基表面,基坑角處的變形大于遠離基坑角處的變形。
【圖文】：

（c）圖 1-1 地基災(zāi)害事故Fig.1-1 Foundation disaster accident，降雨形成的水分是影響地基穩(wěn)定性的重要因素，濕陷性黃土，特別是長期降雨會導(dǎo)致基質(zhì)吸力的顯著變化，從而導(dǎo)致土體的地基災(zāi)害。因此為了研究濕陷性黃土地基的穩(wěn)定性，對降。基不能滿足建筑物對地基的要求時，需要對地基進行處理。持過處理后的地基滲透到其下部，從而誘發(fā)濕陷變形，是值得雨作用下黃土地基的滲透性和濕陷性具有非常重要的理論意僅對持續(xù)降雨下的地基穩(wěn)定等實際工程問題具有重要的指導(dǎo)災(zāi)害的發(fā)生和經(jīng)濟財產(chǎn)的損失。究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀

土柱試驗廣泛應(yīng)用在巖土、水利、環(huán)境等研究領(lǐng)域，在巖土工程中，應(yīng)用土柱試驗在試驗室內(nèi)模擬地基土壤中水分運移情況，能達到方便且連續(xù)監(jiān)測的效果。擾動土柱水分入滲試驗，主要是研究現(xiàn)場的原狀土取回試驗室后，按一定要求配制塑土柱中的水分運移轉(zhuǎn)化規(guī)律。一般而言，試驗當(dāng)中采用的擾動土樣多為小型的，大擾動土樣非常少，這是因為大型土樣存在成本高、制樣復(fù)雜等因素制約。本章將設(shè)計大型擾動土柱試驗，模擬黃土地基，并對試驗過程和實測數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合數(shù)值模擬究降雨后形成積水情況下水分在重塑黃土地基中的運移規(guī)律。2.1 試驗土樣.1.1 取樣試驗土樣取自陜西省西安市公園南路和長鳴路之間某一工地上（圖 2-1），分別取土和重塑土（東經(jīng) 109°1′40.85″，北緯 34°14′6.84″），該土樣為 Q3eol黃土，整體呈現(xiàn)色，少量為褐色，土質(zhì)較均勻，針狀孔隙發(fā)育，可見大孔、蟲孔，，局部見白色鈣質(zhì)條紋少量蝸牛殼碎片。壓縮系數(shù)平均值 a1-2=0.25MPa-1，整體為中壓縮性土，局部是高壓土；濕陷系數(shù)平均值s=0.074，濕陷性強烈。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU444

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本文編號：2606057