黃土是具有濕陷性的特殊土,黃土濕陷系數(shù)是通過實驗獲得的天然含水率與飽和含水率之間的濕陷量除以試樣厚度計算的。而事實上,隨著含水率的增大,即使未達到飽和含水率,同樣會發(fā)生濕陷,即黃土非飽和濕陷,而且非飽和濕陷現(xiàn)象也很普遍。目前對黃土非飽和濕陷的力學機制及計算方法研究尚不夠深入。本次以甘肅省永靖縣黑方臺地區(qū)為例,對4個不同位置黃土取樣,在室內(nèi)常規(guī)濕陷試驗、TRIM試驗的基礎上,引入吸應力概念,探索了濕陷變形與吸應力之間的響應關系,建立了黃土非飽和濕陷變形計算方法,并應用于黑方臺地區(qū),模擬驗證了灌溉引起的濕陷變形歷史,預測了未來發(fā)展趨勢。取得的主要成果如下:(1)查明了黑方臺地區(qū)地面沉降的成因。黃土具有大孔隙結構和水敏性是產(chǎn)生濕陷沉降的內(nèi)在原因;長期灌溉引起包氣帶黃土含水率增大和地下水位上升是誘發(fā)因素;研究區(qū)嚴重的地面沉降是長期灌溉條件下,地下水位上升引起的黃土飽和濕陷與包氣帶含水率增大引起的黃土非飽和濕陷共同作用的結果。(2)揭示了基于吸應力的黃土濕陷力學機制。引入TRIM試驗儀器和盧寧吸應力的概念,通過大量黃土非飽和特性測試,建立了研究區(qū)黃土土-水特征曲線,獲得了增濕和脫濕條件下的吸應力函數(shù)及滲透系數(shù)函數(shù);隨著黃土含水率增大,吸應力銳減、滲透系數(shù)銳增,是黃土水敏性和導致濕陷的本質(zhì);黃土吸應力隨著黃土初始含水率的增大而減小,黃土的初始含水率越小,黃土的吸應力越大,黃土的濕陷潛力越大。(3)提出了黃土非飽和濕陷量計算方法。在系統(tǒng)分析以往黃土飽和濕陷和非飽和濕陷研究的基礎上,引入基于吸引力的非飽和土力學理論,結合研究區(qū)黃土濕陷試驗和TRIM試驗數(shù)據(jù),分析了黃土濕陷變形與吸應力之間的響應關系,確定了黃土非飽和濕陷變形計算的關鍵參數(shù),建立了面向不同含水率變化區(qū)間的黃土非飽和濕陷變形計算方法。(4)應用該計算方法,模擬了研究區(qū)計算點灌溉產(chǎn)生的總濕陷沉降量為2.72m,其中非飽和濕陷量為0.92m,占總濕陷量的33.8%;預測了若研究區(qū)地下水位升高5m,將會發(fā)生0.3m的濕陷沉降,還有0.6m的濕陷潛力。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU475.3
【部分圖文】：

技術路線圖

水窖變水塔

黑方臺黃土濕陷變形速率分級圖
【參考文獻】

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本文編號：2841966