發(fā)布時間：2021-11-18 11:12

　　膨脹土對水分極其敏感,其通常具有長期潛在危險的破壞特點,所以針對這種“問題土”的研究已成為不容忽視的課題。本文以某山區(qū)機場高填方跑道路基中的膨脹土為研究對象,通過室內模型試驗和水-熱耦合數值模型計算探究實際工程中由于施工工藝或環(huán)境因素導致的高填方體碾壓后不同層存在壓實度梯度和含水量梯度情況下的水分遷移規(guī)律,在此基礎上進一步研究在凍融循環(huán)作用下膨脹土的強度變化規(guī)律,為防治凍融循環(huán)作用下膨脹土路基的工程問題提供研究支撐。論文的主要研究內容和成果如下:（1）模型試驗系統(tǒng)的研發(fā)與驗證。根據試驗目標要求,研發(fā)了非飽和土水分遷移試驗裝置,該試驗裝置在研究非飽和路基土時重點需要滿足以下幾個要求,可控制溫度梯度、上覆壓力和補水條件,且具備數據采集裝置。經過多次試驗嘗試,形成了一套系統(tǒng)的試驗操作方法和步驟,在節(jié)省試驗時間的同時盡可能減小試驗誤差。（2）水分遷移模型試驗研究。進行室內模型試驗,分別進行3次凍融循環(huán)試驗,模擬4種實際工程中的情況,即試樣頂端不存在上覆荷載、試樣頂端存在上覆荷載、試樣存在含水量梯度和試樣存在壓實度梯度。根據測量不同時間點的各測點的溫度、含水量以及試樣體積的變化數據,探究凍融過程... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型土-水特征曲線（SWCC）

3凍融作用下非飽和土水分遷移室內模型試驗153凍融作用下非飽和土水分遷移室內模型試驗室內水分遷移模型試驗是研究水分遷移規(guī)律的最直接有效地手段，在可控制可設置的條件下進行相關影響因素對試驗影響的研究。本章中，組裝和驗證了可用來研究凍融循環(huán)作用下非飽和水分遷移規(guī)律的試驗裝置，結合土樣基本性質測試結果，進行室內凍融循環(huán)模型試驗。測定凍融循環(huán)過程中試樣溫度嘗水分場和位移場的變化情況，探究上覆荷載、含水量梯度和壓實度梯度對水分遷移規(guī)律的影響。3.1室內凍融裝置在之前學者研發(fā)的非飽和土水汽遷移試驗裝置的基礎上，結合本論文試驗需要研發(fā)和改裝完成了室內凍融循環(huán)試驗裝置，裝置示意圖如圖3-1所示，該裝置包含水分遷移桶、頂部溫控裝置、底部溫控裝置、溫度傳感器、數據采集器、水分測定儀、位移計、隔熱層和配重。圖3-1室內凍融裝置示意圖Fig.3-1Schematicdiagramofindoorfreeze-thawmodel水分遷移桶為高度500mm，內徑110mm、外徑120mm的有機玻璃圓桶，如圖3-2所示。圓桶外壁有3道箍環(huán)，目的為增強側壁的抗拉性能，防止在試驗過程中由于試樣土

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文16體凍脹導致桶壁開裂。桶壁左右兩側對應位置各有11個直徑為10mm的圓孔，從125mm開始每隔25mm有一個，用于溫度傳感器和水分測定儀的插入，如圖3-2所示。溫控裝置由制冷器和定制鐵桶組成，用于真實模擬實際工程中的氣候溫度條件，在實際工程中淺層的路基土受外界氣候影響非常大，所以室內試驗在進行過程中應當真實模擬工程條件，以便試驗得出更適用于工程參考的理論基礎和實踐指導。本文中頂部溫度和底部溫度均為恒溫，頂部溫控裝置放置于模型體的上部，底部溫控裝置放置于模型體的底部，側壁絕熱，達到單向控溫的試驗條件。水分測定儀選用的是JK-100系高周波水分儀，由感應探針、顯示屏、調零旋鈕、開關機鍵和檔位旋鈕組成，可根據被測物的不同選擇不同的檔位。測量范圍為%1000，精度為%1，分辨率為0.01%，響應時間為s1，可以在試驗過程中快速準確的讀取含水量數值。試驗溫度獲取為溫度傳感器通過數據信號轉換器將數據傳入電腦。溫度傳感器選用RS485輸出信號傳感器，測量范圍為8040℃℃，精度為2.0℃，分辨率1.0℃，響應時間＜s1.0，具有精度高，響應快。輸出穩(wěn)定的特點，并且該類傳感器受土壤含鹽量影響較小，適用于各種土質。試驗中將傳感器并聯通過RS485轉USB正確連接電腦后，便可從電腦中獲取試驗中各測點在不同時間點的溫度變化。圖3-2水分遷移桶示意圖Fig.3-2Diagramwatertransferbucket

【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮水分遷移影響的淺層膨脹土抗剪強度凍融劣化特征[J]. 李彥龍,汪自力.  巖石力學與工程學報. 2019(06)
[2]土體凍融對水份遷移影響及微觀研究[J]. 程衛(wèi)星,崔宏環(huán),馬玉濤,楊鑫.  低溫建筑技術. 2017(07)
[3]凍融循環(huán)下壓實度對粉質黏土力學性質影響的試驗研究[J]. 胡田飛,劉建坤,房建宏,常丹,劉大偉.  巖石力學與工程學報. 2017(06)
[4]土體凍融特征研究現狀與展望[J]. 張熙胤,張明義,路建國,裴萬勝,晏忠瑞.  冰川凍土. 2016(06)
[5]不同凍結溫度條件下膨脹土凍融循環(huán)試驗[J]. 許雷,薛洋,魯洋,宋迎俊,張雨灼,孔維耀.  水資源與水工程學報. 2016(05)
[6]凍融循環(huán)下膨脹土物理力學特性研究[J]. 許雷,劉斯宏,魯洋,宋迎俊,楊齊.  巖土力學. 2016(S2)
[7]鍋蓋效應的形成機制及其防治[J]. 姚仰平,王琳,王乃東,賈峻峰.  工業(yè)建筑. 2016(09)
[8]單向凍結條件下飽和粉質黏土的凍脹試驗研究[J]. 馬宏巖,張鋒,馮德成,唐康為.  建筑材料學報. 2016(05)
[9]非飽和原狀黃土凍融強度研究[J]. 張輝,王鐵行,羅揚.  西北農林科技大學學報(自然科學版). 2015(04)
[10]基于紅外熱掃描測溫技術的凍土分凝凍脹[J]. 胡坤,周國慶,張琦.  煤炭學報. 2015(02)

博士論文
[1]季節(jié)凍土水分遷移的機理及數值模擬[D]. 原國紅.吉林大學 2006

碩士論文
[1]非飽和黃土水熱耦合數值模擬研究[D]. 郝超.西安理工大學 2017
[2]凍融循環(huán)對黃土結構性的影響[D]. 薛婷.西安理工大學 2017
[3]遼西地區(qū)膨脹土特性研究[D]. 汪東林.遼寧工程技術大學 2004



本文編號：3502795