本文關(guān)鍵詞：重塑黃土濕陷模型試驗(yàn)與濕陷性評(píng)價(jià)研究

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【摘要】：黃土廣泛分布于我國(guó)西北地區(qū),隨著人類社會(huì)的發(fā)展,越來(lái)越多的工程項(xiàng)目需要在黃土地區(qū)展開(kāi),黃土的特殊性質(zhì)導(dǎo)致其具有水敏感性,而濕陷是其水敏感性的典型表現(xiàn),所以,黃土的濕陷性是黃土地區(qū)工程建設(shè)中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。關(guān)于黃土的濕陷性評(píng)價(jià),前人對(duì)于飽和黃土的最終濕陷量研究較多,但從非飽和土力學(xué)角度出發(fā),研究黃土的濕陷過(guò)程與非飽和黃土的濕陷性評(píng)價(jià)方面的研究還較少。針對(duì)以上問(wèn)題,本文以自主研制的模型試驗(yàn)裝置為工具,以重塑黃土為研究對(duì)象,開(kāi)展了一系列黃土濕陷性的模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬、微觀試驗(yàn)、室內(nèi)濕陷試驗(yàn)等試驗(yàn)研究。取得了以下研究成果:(1)自主研制黃土增減濕變形過(guò)程試驗(yàn)裝置,不僅可以實(shí)測(cè)黃土的自重濕陷量與土水特征,同時(shí)可以觀測(cè)其入滲與濕陷規(guī)律,試驗(yàn)易操作,數(shù)據(jù)可靠,是進(jìn)行黃土濕陷性理論研究的理想試驗(yàn)裝置。(2)模型試驗(yàn)表明,浸水過(guò)程中小時(shí)浸水量隨時(shí)間呈冪函數(shù)形式降低;下滲鋒面位移隨時(shí)間呈三項(xiàng)多項(xiàng)式形式增大,但增速逐漸減小;黃土的濕陷發(fā)生過(guò)程分浸水期和停水期兩個(gè)階段,浸水期濕陷量占總濕陷量的77.6%,且總濕陷量隨時(shí)間呈三項(xiàng)多項(xiàng)式形式增加。(3)基于模型試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到的土體內(nèi)部滲流場(chǎng)、不同深度各點(diǎn)的垂向位移和自重濕陷量與模型試驗(yàn)結(jié)果基本一致。(4)通過(guò)CT與電鏡掃描試驗(yàn),結(jié)合IPP軟件對(duì)黃土微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行定性與定量分析認(rèn)為:隨著濕陷次數(shù)的增加,大的團(tuán)粒與大孔隙逐漸消失,土體密度逐漸均勻,顆粒豐度逐漸變大,孔隙顆粒面積比逐漸減小,顆粒定向角度逐漸趨于水平;認(rèn)為黃土發(fā)生濕陷的主要原因是水的浸潤(rùn)或溶濾作用導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的弱化,使大的團(tuán)粒逐漸崩解成小顆粒填充到孔隙中造成土體壓密。(5)基于非飽和土力學(xué)理論與分層總和法原理,建立了新的濕陷性評(píng)價(jià)模型,并驗(yàn)證了該模型的合理性,對(duì)黃土地區(qū)工程建設(shè)具有一定的理論借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：重塑黃土 模型試驗(yàn) 土水特征曲線 數(shù)值模擬 微結(jié)構(gòu) 濕陷性評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU475.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 研究目的及意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 濕陷性黃土試驗(yàn)研究10-12
• 1.2.2 黃土濕陷性評(píng)價(jià)研究12-13
• 1.2.3 黃土濕陷性與其微結(jié)構(gòu)的關(guān)系研究13-14
• 1.3 研究方法與技術(shù)路線14-17
• 1.3.1 研究方法14-15
• 1.3.2 技術(shù)路線15-17
• 第二章 重塑黃土濕陷變形過(guò)程模型試驗(yàn)17-43
• 2.1 試驗(yàn)?zāi)康呐c關(guān)鍵技術(shù)17
• 2.2 模型介紹17-21
• 2.2.1 試驗(yàn)裝置17-18
• 2.2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)18-21
• 2.3 方案設(shè)計(jì)21-25
• 2.3.1 取樣與配制21-22
• 2.3.2 儀器裝配與調(diào)試22-23
• 2.3.3 填土與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的布置23-24
• 2.3.4 浸水與觀測(cè)24-25
• 2.4 黃土水分下滲規(guī)律分析25-27
• 2.4.1 浸水量與時(shí)間的關(guān)系25-26
• 2.4.2 下滲鋒面位移H與時(shí)間T的關(guān)系26-27
• 2.5 黃土土水特征分析27-38
• 2.5.1 黃土土水特征與其濕陷性的關(guān)系研究27-28
• 2.5.2 黃土不同深度體積含水率的變化規(guī)律28-31
• 2.5.3 黃土不同深度土水特征曲線的變化規(guī)律31-35
• 2.5.4 黃土非飽和滲透系數(shù)與基質(zhì)吸力的關(guān)系35-38
• 2.6 黃土自重濕陷特征分析38-41
• 2.7 小結(jié)41-43
• 第三章 重塑黃土濕陷變形數(shù)值模擬分析43-48
• 3.1 模擬軟件簡(jiǎn)介43
• 3.2 基于SEEP的建模與網(wǎng)格劃分43-44
• 3.3 邊界條件及材料參數(shù)確定44
• 3.4 滲流模擬結(jié)果44-45
• 3.5 耦合SIGMA計(jì)算濕陷量45-46
• 3.6 自重濕陷量差異分析46
• 3.7 小結(jié)46-48
• 第四章 重塑黃土濕陷變形的微觀機(jī)理研究48-66
• 4.1 黃土的反復(fù)濕陷試驗(yàn)48-50
• 4.2 微結(jié)構(gòu)對(duì)濕陷性的影響50
• 4.3 重塑黃土的CT掃描50-51
• 4.4 CT圖像定性分析51-53
• 4.5 重塑黃土的電鏡掃描53-54
• 4.6 圖像處理軟件IPP介紹54-57
• 4.7 基于IPP的圖像分析57-64
• 4.7.1 微觀參數(shù)的定義與計(jì)算57
• 4.7.2 圖像選擇與定量分析57-64
• 4.8 小結(jié)64-66
• 第五章 重塑黃土自重濕陷性評(píng)價(jià)方法探討66-72
• 5.1 黃土的自重濕陷試驗(yàn)66-68
• 5.2 黃土的自重濕陷量計(jì)算68
• 5.3 自重濕陷量差異分析68
• 5.4 基于模型試驗(yàn)的濕陷性評(píng)價(jià)模型68-71
• 5.4.1 評(píng)價(jià)模型的基本思路與假定68-69
• 5.4.2 評(píng)價(jià)模型的建立及計(jì)算公式69-70
• 5.4.3 評(píng)價(jià)模型的驗(yàn)證70-71
• 5.5 小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-75
• 6.1 結(jié)論72-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀學(xué)位期間所取得的成果78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：852399