本文選題：極端氣候　切入點：非飽和土　出處：《重慶交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：近年來,極端氣候事件頻發(fā),給國家、社會帶來巨大的生命、財產損失,為了提高我國重要線性工程在極端氣候條件下的抗災能力,并填補我國非飽和土工程在應對極端氣候事件方面設計和施工水平相關領域的空白,本文依托于重慶市教委科學技術研究項目(KJ120407),以重慶實測氣象數(shù)據(jù)為邊界條件、實地取樣土工實驗結果為參數(shù)依據(jù),采用數(shù)值模擬方法將極端氣候與非飽和土路基邊坡進行水-熱-力三場耦合,探尋非飽和土路基邊坡對極端氣候作用的響應,并對非飽和土體的物理力學參數(shù)變化進行了分析。主要結論如下:1.以1950~2013年重慶地區(qū)氣象數(shù)據(jù)為基礎,采用百分位法確定重慶地區(qū)極端氣候閾值、提取極端氣候指標,分析各極端氣候指標的強度、頻率特征,并根據(jù)年際震蕩周期預測未來趨勢。結果表明:①重慶地區(qū)近64年的年平均氣溫整體呈小幅上升趨勢,降水量以微弱趨勢增長,并在年際間呈現(xiàn)出明顯的旱澇交替特征;②除了極端低溫指標中極端低溫日數(shù)呈下降趨勢外,其余極端低溫指標以及極端高溫指標、極端降水指標均呈增長趨勢;③未來的一段時期重慶地區(qū)極端高溫與極端降水等極端氣候事件發(fā)生頻數(shù)將增多。2.基于對1300~2013年重慶地區(qū)滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷及地面裂縫等五種地質災害發(fā)生頻次的統(tǒng)計,分析了氣溫波動與地質災害發(fā)生頻次在不同時間尺度上的時域特征及極端氣候對地質災害的影響。結果表明:①在百年際和年代際時間序列中,重慶地災頻數(shù)與氣溫波動在相同時域內具有同步性,即地質災害高(低)發(fā)期對應著氣候升(降)溫期;②極端高溫事件與極端降水事件的年際疊加效應加劇次年地質災害的發(fā)生,極端低溫事件與極端降水事件的年內疊加效應抑制當年地質災害的發(fā)生,極端高溫與極端干旱在年內、年際疊加效應均抑制地質災害的發(fā)生;③極端降水在較短時期促使地質災害發(fā)生,極端氣溫在較大作用時間尺度上抑制或促進地災的發(fā)生。3.以1950~2013年重慶地區(qū)極端氣候閾值為邊界條件、室內土工試驗數(shù)據(jù)為參數(shù)、采用Geo-Studio巖土分析軟件對極端氣候作用下非飽和土路基物理力學場進行濕-熱-力三場耦合數(shù)值模擬,分析了極端氣候作用下非飽和土體的物理力學參數(shù)變化規(guī)律。結果表明:①極端高溫蒸發(fā)作用下,非飽和土體的土溫整體呈現(xiàn)隨氣溫升高而增大、隨深度增加而減小的規(guī)律;其中,土溫日變化與日氣溫的變化趨勢大體相同;土溫的季變化呈現(xiàn)不同季節(jié)性特征,夏季隨著深度逐漸降溫、冬季隨著深度逐漸增溫、春、秋季在土層某深度處出現(xiàn)暖層,并由該層分別向土體表面、深層逐漸減小;②不同溫度作用下,非飽和土土體抗剪強度總體上隨著溫度的升高、溫度持時的增加而提高。在作用溫度為10℃~50℃范圍內,粘聚力c在0h~48h線性增加,在168h后基本達到穩(wěn)定,增長幅度約為20%;土體的摩擦角?在0h~12h內、任一溫度下均呈線性增加的趨勢,12h后隨著時間的推移沒有發(fā)生明顯的變化;③不同降雨強度作用下,非飽和土土體抗剪強度整體上隨著降雨強度的增加而持續(xù)下降,在不同降雨強度范圍內的下降速率不同。降雨強度在50mm/d~120mm/d范圍內的土體抗剪強度下降速率大于降雨強度為120mm/d~180mm/d范圍內的下降速率;④不同降雨強度作用下,非飽和土路基邊坡安全系數(shù)整體上隨著降雨強度的增加呈下降趨勢,但在不同降雨強度范圍內呈現(xiàn)出先降低、后增加的特征。其中,安全系數(shù)在降雨強度為50mm/d~280mm/d范圍內時呈現(xiàn)下降特征并在局部出現(xiàn)劇烈震蕩的現(xiàn)象,在降雨強度為280mm/d~360mm/d范圍內時小幅度增長;⑤不同滲流持時下,非飽和土路基邊坡安全系數(shù)整體上隨著滲流持時的增加呈下降趨勢,但在不同滲流持時范圍內呈現(xiàn)出先降、后增、再降,最后趨于穩(wěn)定的特征。其中,在滲流作用1d~3d時域內,坡身表層土體主要受坡頂?shù)乇韽搅饔绊?由非飽和土轉變?yōu)轱柡屯?飽和水位線隨著時間推移由邊坡表層向土體深處轉移,坡腳地下水位逐漸抬升,安全系數(shù)直線下降;在滲流作用4d~7d時域內,坡身表層土體主要受坡體內部滲流作用影響,由飽和土轉變?yōu)榉秋柡屯?安全系數(shù)小幅度增長;在滲流作用8d~56d時域內,安全系數(shù)以線性趨勢緩慢下降,57d后趨于穩(wěn)定;⑥單次干濕循環(huán)條件下,降雨與蒸發(fā)兩者互相制約,路基土的影響范圍約為1.2m;反復干濕循環(huán)條件下,降雨與蒸發(fā)互相促進,使路基土的影響范圍加深,反復循環(huán)5次后影響深度在約6.3m處趨于穩(wěn)定;⑦在同級垂直壓力作用下,非飽和土的抗剪強度隨著基質吸力的增大而增大、隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而衰減,在反復循環(huán)5次后趨于穩(wěn)定,其中,粘聚力c衰減幅度約為40%~61%,有效摩擦角??衰減幅度約為12%~18%;⑧在同一基質吸力作用下,非飽和土的抗剪強度隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而衰減,并與循環(huán)路徑相關,脫濕路徑所對應的土體抗剪強度低于吸濕路徑對應的抗剪強度,即經(jīng)過反復干濕循環(huán)后的非飽和土的力學特性產生了不可逆轉的變化。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU43

【參考文獻】

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本文編號：1647740