發(fā)布時間：2018-03-22 07:50

  本文選題：極端氣候　切入點：非飽和土　出處：《重慶交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)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(chǎn)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(zāi)能力,并填補我國非飽和土工程在應(yīng)對極端氣候事件方面設(shè)計和施工水平相關(guān)領(lǐng)域的空白,本文依托于重慶市教委科學(xué)技術(shù)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(jié)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(yīng),并對非飽和土體的物理力學(xué)參數(shù)變化進行了分析。主要結(jié)論如下:1.以1950~2013年重慶地區(qū)氣象數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),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(biāo),分析各極端氣候指標(biāo)的強度、頻率特征,并根據(jù)年際震蕩周期預(yù)測未來趨勢。結(jié)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(biāo)中極端低溫日數(shù)呈下降趨勢外,其余極端低溫指標(biāo)以及極端高溫指標(biāo)、極端降水指標(biāo)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(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻次的統(tǒng)計,分析了氣溫波動與地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻次在不同時間尺度上的時域特征及極端氣候?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害的影響。結(jié)果表明:①在百年際和年代際時間序列中,重慶地災(zāi)頻數(shù)與氣溫波動在相同時域內(nèi)具有同步性,即地質(zhì)災(zāi)害高(低)發(fā)期對應(yīng)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(yīng)加劇次年地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,極端低溫事件與極端降水事件的年內(nèi)疊加效應(yīng)抑制當(dāng)年地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生,極端高溫與極端干旱在年內(nèi)、年際疊加效應(yīng)均抑制地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生;③極端降水在較短時期促使地質(zhì)災(zāi)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(zāi)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(nèi)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(xué)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(xué)參數(shù)變化規(guī)律。結(jié)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(nèi),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(nèi)、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(nèi)的下降速率不同。降雨強度在50mm/d~120mm/d范圍內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi)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(nèi),坡身表層土體主要受坡頂?shù)乇韽搅饔绊?由非飽和土轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(nèi),坡身表層土體主要受坡體內(nèi)部滲流作用影響,由飽和土轉(zhuǎn)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(nèi),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(fù)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(fù)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(zhì)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(fù)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(zhì)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(guān),脫濕路徑所對應(yīng)的土體抗剪強度低于吸濕路徑對應(yīng)的抗剪強度,即經(jīng)過反復(fù)干濕循環(huán)后的非飽和土的力學(xué)特性產(chǎn)生了不可逆轉(zhuǎn)的變化。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU43

【參考文獻】

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本文編號：1647740