我國西北地區(qū)有著廣泛分布的黃土,且由于干旱的氣候條件,地下水位相對較低,因而土體常常處于非飽和狀態(tài)。而由于孔隙氣的存在非飽和土的力學特性相比飽和土更加復雜,大量天然土坡和工程開挖暴露出來的高大邊坡的淺層土體暴露于大氣中,經(jīng)常受到氣候條件的影響,其中,降雨和蒸發(fā)不斷的反復交替循環(huán),使得邊坡淺層土體內的水氣狀態(tài)處于動態(tài)變化中,水氣的變化引起土中吸力的改變,進而影響土的力學與滲透特性,甚至危及邊坡穩(wěn)定。因此,要研究該類工程問題,需對干濕循環(huán)過程中非飽和土的強度和變形的演化機理進行全面正確的認識,并合理分析非飽和土中的應力狀態(tài)。另外,實際邊坡大多數(shù)情況下也并不是在降雨過程中峰值雨量時發(fā)生破壞的,而往往是在經(jīng)多次降雨-蒸發(fā)循環(huán)后在非峰值雨量時的破壞。因此僅對降雨入滲過程中的穩(wěn)定性進行研究顯得過于片面。故本文以蘭州天然黃土邊坡為研究對象,對不同干濕循環(huán)次數(shù)條件下的黃土試樣進行土水特征曲線(SWCC)試驗和非飽和土三軸試驗,研究干濕循環(huán)條件下重塑非飽和黃土的強度演化機理,并將試驗結果運用到降雨-蒸發(fā)作用下黃土邊坡的穩(wěn)定性分析中,主要進行了以下工作:(1)通過非飽和土土水特征曲線試驗,對不同干濕循環(huán)次...

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 土-水特征曲線研究現(xiàn)狀
        1.2.2 非飽和土的強度特性研究現(xiàn)狀
        1.2.3 非飽和土的滲流特性研究現(xiàn)狀
        1.2.4 降雨及蒸發(fā)作用下邊坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內容及技術路線
        1.3.1 研究內容
        1.3.2 技術路線
2 非飽和土基本理論
    2.1 土水特征曲線
        2.1.1 SWCC基本特性
        2.1.2 SWCC經(jīng)典數(shù)學模型
    2.2 非飽和土強度理論
        2.2.1 Bishop抗剪強度公式
        2.2.2 Fredlund抗剪強度公式
    2.3 非飽和土滲流理論
        2.3.1 Darcy定律
        2.3.2 非飽和土滲流方程
    2.4 本章小結
3 干濕循環(huán)條件下重塑非飽和黃土土水特征曲線研究
    3.1 試驗原理
        3.1.1 試驗儀器
        3.1.2 孔隙水壓力的控制與量測
        3.1.3 孔隙氣壓力的控制與量測
        3.1.4 基質吸力的控制與量測(軸平移法)
    3.2 重塑非飽和黃土土水特征曲線試驗
        3.2.1 土樣基本物理力學參數(shù)
        3.2.2 實驗方案
        3.2.3 試樣制備
        3.2.4 實驗步驟
    3.3 試驗結果分析
        3.3.1 不同干濕循環(huán)次數(shù)下的土水特征曲線
        3.3.2 土水特征曲線擬合
        3.3.3 考慮不同干濕循環(huán)次數(shù)的土水特征曲線預測模型
    3.4 非飽和滲透系數(shù)預測
        3.4.1 重塑黃土飽和滲透系數(shù)
        3.4.2 重塑黃土非飽和滲透系數(shù)
    3.5 本章小結
4 干濕循環(huán)條件下重塑非飽和黃土強度試驗研究
    4.1 非飽和土三軸試驗簡介
    4.2 試驗方案
    4.3 試驗步驟
    4.4 試驗結果分析
        4.4.1 應力-應變關系
        4.4.2 強度參數(shù)
        4.4.3 基質吸力對強度參數(shù)的影響(吸力摩擦角φb)
        4.4.4 干濕循環(huán)次數(shù)對強度參數(shù)的影響
    4.5 考慮干濕循環(huán)次數(shù)的非飽和黃土抗剪強度公式
    4.6 本章小結
5 降雨-蒸發(fā)條件下非飽和黃土邊坡穩(wěn)定性研究
    5.1 引言
    5.2 邊坡滲流計算
        5.2.1 VADOSE/W簡介
        5.2.2 計算假定與模型
        5.2.3 模型邊界條件及初始狀態(tài)
        5.2.4 計算方案
        5.2.5 計算步驟
    5.3 邊坡滲流結果分析
        5.3.1 不同降雨強度下的滲流場
        5.3.2 不同坡比影響下的滲流場
    5.4 邊坡穩(wěn)定性計算
        5.4.1 SLOPE/W簡介
        5.4.2 模型參數(shù)取值
    5.5 穩(wěn)定性計算結果分析
        5.5.1 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)隨時間的變化
        5.5.2 干濕循環(huán)次數(shù)對邊坡穩(wěn)定性的影響
        5.5.3 坡度對邊坡穩(wěn)定性的影響
    5.6 本章小結
6 結論及展望
    6.1 結論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3931649