本文關(guān)鍵詞：非飽和膨脹土的裂隙概化模型與邊坡穩(wěn)定研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 本文所進行的研究架構(gòu)在膨脹土邊坡變形與穩(wěn)定預(yù)報的“雙鏈”思想的基礎(chǔ)上，認為降雨入滲過程中膨脹土邊坡土體的強度折減主要來源于兩個方面：一是降雨入滲時邊坡土體中土的性狀的變化；二是降雨入滲過程中由于土體含水量的增加變化導(dǎo)致邊坡吸力降低。本文著重研究前者，將膨脹土的裂隙性作為反映土體性狀的主要方面，通過室內(nèi)試驗、現(xiàn)場觀測以及數(shù)值模擬分析方法，對裂隙的觀測手段與定量化描述、浸水愈合特征、裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流特性、裂隙土體強度特性等方面進行了全面系統(tǒng)的試驗研究，在此基礎(chǔ)上建立膨脹土邊坡裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲的數(shù)學(xué)模型和非飽和裂隙膨脹土固結(jié)的數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用數(shù)學(xué)模型對降雨入滲條件下不同裂隙發(fā)育狀態(tài)時膨脹土邊坡中水氣運移、強度與變形特征進行了有限元數(shù)值分析。 首先，，在湖北棗陽試驗現(xiàn)場，通過手工素描與拍照的方法對膨脹土裂隙進行了觀察統(tǒng)計；在室內(nèi)，利用遠距光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)對膨脹土裂隙進行了連續(xù)拍照觀測，建立了非飽和膨脹土的裂隙概化模型。明確了裂隙度的概念，將其作為定量指標對非飽和膨脹土的裂隙發(fā)育發(fā)展程度進行描述。并采用蒙特卡洛方法研究了非飽和膨脹土的隨機裂隙網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模擬與自動生成。 然后，進行了非飽和膨脹土的單向浸水膨脹試驗，研究得出了單向浸水條件下非飽和膨脹土的膨脹變形隨時間發(fā)展的規(guī)律。提出了利用膨脹時程曲線計算裂隙周圍土體的膨脹變形量來確定裂隙隨浸水愈合過程的方法。還進行了不同部位的膨脹土反復(fù)剪試驗和不同裂隙發(fā)育程度的膨脹土三軸剪切試驗，研究了膨脹土強度隨裂隙度及土體飽和度變化而變化的規(guī)律，并提出了相應(yīng)的擬合經(jīng)驗關(guān)系式。 最后，在試驗的基礎(chǔ)上，發(fā)展了非飽和土的有效應(yīng)力原理，建立了膨脹土邊坡裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲的數(shù)學(xué)模型和非飽和裂隙膨脹土固結(jié)的數(shù)學(xué)模型，并編制了相應(yīng)的有限元程序USFEM和UCFEM。所建立的數(shù)學(xué)模型充分考慮了裂隙的滲透、變形與強度特性，可以模擬裂隙在水分入滲過程中逐漸愈合的過程。利用有限元方法對非飽和膨脹土邊坡的降雨入滲過程進行了數(shù)值模擬研究，全面研究了膨脹土邊坡中水氣運移、強度與變形特征等。程序結(jié)果定量描述了不同裂隙分布、不同裂隙發(fā)育程度對膨脹土邊坡降雨入滲過程的影響，定量描述了裂隙在降雨入滲時的愈合過程，以及邊坡土體強度、邊坡穩(wěn)定性隨降雨入滲變化的過程。通過對現(xiàn)場情況數(shù)值模擬結(jié)果的分析，揭示了非飽和裂隙膨脹土邊坡降雨入滲的特點，并據(jù)此，對膨脹土邊坡工程的設(shè)計和施工提出了建議。
【關(guān)鍵詞】：非飽和土 膨脹土邊坡 裂隙度 裂隙概化模型 膨脹時程曲線 有效應(yīng)力原理 有限元 降雨入滲 邊坡穩(wěn)定
【學(xué)位授予單位】：河海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2003
【分類號】：TU432
【目錄】：

• 第一章 緒論10-19
• 1.1 非飽和膨脹土的研究現(xiàn)狀10-15
• 1.1.1 非飽和土力學(xué)的研究進展10-11
• 1.1.2 膨脹土的物理力學(xué)特性11-13
• 1.1.3 非飽和膨脹土邊坡的穩(wěn)定問題13
• 1.1.4 非飽和土力學(xué)在膨脹土研究中的應(yīng)用13-14
• 1.1.5 非飽和膨脹土中的裂隙及其影響問題14-15
• 1.2 邊坡穩(wěn)定分析方法的研究進展15-16
• 1.3 論文的研究背景及主要工作16-19
• 第二章 非飽和膨脹土的裂隙概化模型19-33
• 2.1 非飽和膨脹土裂隙的產(chǎn)因與分類19
• 2.2 非飽和膨脹土裂隙網(wǎng)絡(luò)19-20
• 2.3 非飽和膨脹土裂隙的度量指標和量測方法20-24
• 2.3.1 非飽和膨脹土裂隙的度量指標20-21
• 2.3.2 非飽和膨脹土裂隙的量測方法21-24
• 2.4 非飽和膨脹土裂隙的概化模型24-29
• 2.4.1 水平面、豎直面裂隙分布規(guī)律24
• 2.4.2 裂隙網(wǎng)絡(luò)24-25
• 2.4.3 室內(nèi)裂隙觀測結(jié)果25-28
• 2.4.4 裂隙的概化模型28-29
• 2.5 隨機裂隙網(wǎng)絡(luò)的自動生成29-31
• 2.5.1 隨機裂隙網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模擬29
• 2.5.2 隨機裂隙網(wǎng)絡(luò)自動生成的程序設(shè)計29-30
• 2.5.3 隨機裂隙網(wǎng)絡(luò)自動生成實例30-31
• 2.6 小結(jié)31-33
• 第三章 非飽和膨脹土的浸水膨脹時程特性33-42
• 3.1 研究目的和內(nèi)容33
• 3.2 非飽和膨脹土的浸水試驗33-35
• 3.2.1 試樣制備34
• 3.2.2 加荷大小與浸水方式34
• 3.2.3 試驗過程34
• 3.2.4 試驗結(jié)果34-35
• 3.3 非飽和膨脹土的浸水膨脹規(guī)律35-37
• 3.4 試驗擬合參數(shù)隨初始含水量及干密度的變化關(guān)系37-40
• 3.5 考慮時間因素的膨脹土浸水膨脹量計算方法40
• 3.6 膨脹土中裂隙隨浸水時間愈合的計算方法40-41
• 3.7 小結(jié)41-42
• 第四章 非飽和膨脹土邊坡裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲模型42-56
• 4.1 裂隙滲流的研究內(nèi)容與方法42
• 4.2 非飽和膨脹土邊坡裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲的數(shù)學(xué)模型42-46
• 4.2.1 非飽和膨脹土邊坡裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲的基本問題43
• 4.2.2 裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲的數(shù)學(xué)模型43-46
• 4.3 非飽和膨脹土邊坡裂隙網(wǎng)絡(luò)入滲的數(shù)值模擬46-54
• 4.3.1 裂隙的數(shù)值模擬47-48
• 4.3.2 算例分析48-54
• 4.4 小結(jié)54-56
• 第五章 非飽和膨脹土的強度試驗56-66
• 5.1 非飽和膨脹土的強度特征56-57
• 5.2 試驗?zāi)康呐c試驗內(nèi)容57
• 5.3 反復(fù)剪試驗情況57-58
• 5.4 反復(fù)剪試驗結(jié)果分析58-60
• 5.5 非飽和膨脹裂隙土剪切試驗情況60-61
• 5.6 非飽和膨脹裂隙土剪切試驗結(jié)果分析61-64
• 5.7 小結(jié)64-66
• 第六章 考慮裂隙的非飽和膨脹土邊坡穩(wěn)定分析66-88
• 6.1 非飽和膨脹土邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)66-68
• 6.2 廣義的非飽和有效應(yīng)力原理68-71
• 6.2.1 討論系數(shù)矩陣c69-70
• 6.2.2 非飽和有效應(yīng)力原理的驗證70-71
• 6.3 考慮裂隙的非飽和膨脹土邊坡穩(wěn)定分析模型與程序設(shè)計71-78
• 6.3.1 基本假定72
• 6.3.2 基本方程72-73
• 6.3.3 有限元描述73-76
• 6.3.4 程序設(shè)計76-78
• 6.3.5 邊坡穩(wěn)定分析的強度折減法78
• 6.4 計算實例分析78-86
• 6.4.1 現(xiàn)場地質(zhì)情況與自然情況78-79
• 6.4.2 現(xiàn)場試驗的主要內(nèi)容79-80
• 6.4.3 現(xiàn)場試驗?zāi)M計算80-82
• 6.4.4 降雨入滲過程的吸力、變形場82-85
• 6.4.5 降雨入滲后邊坡的安全穩(wěn)定評價85-86
• 6.5 小結(jié)86-88
• 第七章 結(jié)論與展望88-90
• 7.1 主要結(jié)論與創(chuàng)新點88-89
• 7.2 展望89-90
• 參考文獻90-95
• 致謝95-96
• 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表論文的情況96-97
• 詳細摘要97-101

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 柴金玲;王永;;寧明非飽和膨脹土的一維本構(gòu)模型及其應(yīng)用[J];四川建筑科學(xué)研究;2012年02期

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本文編號：332169