干湿循环条件下重塑非饱和黄土强度演化机理及边坡稳定性研究
发布时间：2024-03-18 18:41
我国西北地区有着广泛分布的黄土,且由于干旱的气候条件,地下水位相对较低,因而土体常常处于非饱和状态。而由于孔隙气的存在非饱和土的力学特性相比饱和土更加复杂,大量天然土坡和工程开挖暴露出来的高大边坡的浅层土体暴露于大气中,经常受到气候条件的影响,其中,降雨和蒸发不断的反复交替循环,使得边坡浅层土体内的水气状态处于动态变化中,水气的变化引起土中吸力的改变,进而影响土的力学与渗透特性,甚至危及边坡稳定。因此,要研究该类工程问题,需对干湿循环过程中非饱和土的强度和变形的演化机理进行全面正确的认识,并合理分析非饱和土中的应力状态。另外,实际边坡大多数情况下也并不是在降雨过程中峰值雨量时发生破坏的,而往往是在经多次降雨-蒸发循环后在非峰值雨量时的破坏。因此仅对降雨入渗过程中的稳定性进行研究显得过于片面。故本文以兰州天然黄土边坡为研究对象,对不同干湿循环次数条件下的黄土试样进行土水特征曲线(SWCC)试验和非饱和土三轴试验,研究干湿循环条件下重塑非饱和黄土的强度演化机理,并将试验结果运用到降雨-蒸发作用下黄土边坡的稳定性分析中,主要进行了以下工作:(1)通过非饱和土土水特征曲线试验,对不同干湿循环次...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 土-水特征曲线研究现状
1.2.2 非饱和土的强度特性研究现状
1.2.3 非饱和土的渗流特性研究现状
1.2.4 降雨及蒸发作用下边坡稳定性研究现状
1.3 本文研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 非饱和土基本理论
2.1 土水特征曲线
2.1.1 SWCC基本特性
2.1.2 SWCC经典数学模型
2.2 非饱和土强度理论
2.2.1 Bishop抗剪强度公式
2.2.2 Fredlund抗剪强度公式
2.3 非饱和土渗流理论
2.3.1 Darcy定律
2.3.2 非饱和土渗流方程
2.4 本章小结
3 干湿循环条件下重塑非饱和黄土土水特征曲线研究
3.1 试验原理
3.1.1 试验仪器
3.1.2 孔隙水压力的控制与量测
3.1.3 孔隙气压力的控制与量测
3.1.4 基质吸力的控制与量测(轴平移法)
3.2 重塑非饱和黄土土水特征曲线试验
3.2.1 土样基本物理力学参数
3.2.2 实验方案
3.2.3 试样制备
3.2.4 实验步骤
3.3 试验结果分析
3.3.1 不同干湿循环次数下的土水特征曲线
3.3.2 土水特征曲线拟合
3.3.3 考虑不同干湿循环次数的土水特征曲线预测模型
3.4 非饱和渗透系数预测
3.4.1 重塑黄土饱和渗透系数
3.4.2 重塑黄土非饱和渗透系数
3.5 本章小结
4 干湿循环条件下重塑非饱和黄土强度试验研究
4.1 非饱和土三轴试验简介
4.2 试验方案
4.3 试验步骤
4.4 试验结果分析
4.4.1 应力-应变关系
4.4.2 强度参数
4.4.3 基质吸力对强度参数的影响(吸力摩擦角φb)
4.4.4 干湿循环次数对强度参数的影响
4.5 考虑干湿循环次数的非饱和黄土抗剪强度公式
4.6 本章小结
5 降雨-蒸发条件下非饱和黄土边坡稳定性研究
5.1 引言
5.2 边坡渗流计算
5.2.1 VADOSE/W简介
5.2.2 计算假定与模型
5.2.3 模型边界条件及初始状态
5.2.4 计算方案
5.2.5 计算步骤
5.3 边坡渗流结果分析
5.3.1 不同降雨强度下的渗流场
5.3.2 不同坡比影响下的渗流场
5.4 边坡稳定性计算
5.4.1 SLOPE/W简介
5.4.2 模型参数取值
5.5 稳定性计算结果分析
5.5.1 边坡稳定安全系数随时间的变化
5.5.2 干湿循环次数对边坡稳定性的影响
5.5.3 坡度对边坡稳定性的影响
5.6 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3931649
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 土-水特征曲线研究现状
1.2.2 非饱和土的强度特性研究现状
1.2.3 非饱和土的渗流特性研究现状
1.2.4 降雨及蒸发作用下边坡稳定性研究现状
1.3 本文研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
2 非饱和土基本理论
2.1 土水特征曲线
2.1.1 SWCC基本特性
2.1.2 SWCC经典数学模型
2.2 非饱和土强度理论
2.2.1 Bishop抗剪强度公式
2.2.2 Fredlund抗剪强度公式
2.3 非饱和土渗流理论
2.3.1 Darcy定律
2.3.2 非饱和土渗流方程
2.4 本章小结
3 干湿循环条件下重塑非饱和黄土土水特征曲线研究
3.1 试验原理
3.1.1 试验仪器
3.1.2 孔隙水压力的控制与量测
3.1.3 孔隙气压力的控制与量测
3.1.4 基质吸力的控制与量测(轴平移法)
3.2 重塑非饱和黄土土水特征曲线试验
3.2.1 土样基本物理力学参数
3.2.2 实验方案
3.2.3 试样制备
3.2.4 实验步骤
3.3 试验结果分析
3.3.1 不同干湿循环次数下的土水特征曲线
3.3.2 土水特征曲线拟合
3.3.3 考虑不同干湿循环次数的土水特征曲线预测模型
3.4 非饱和渗透系数预测
3.4.1 重塑黄土饱和渗透系数
3.4.2 重塑黄土非饱和渗透系数
3.5 本章小结
4 干湿循环条件下重塑非饱和黄土强度试验研究
4.1 非饱和土三轴试验简介
4.2 试验方案
4.3 试验步骤
4.4 试验结果分析
4.4.1 应力-应变关系
4.4.2 强度参数
4.4.3 基质吸力对强度参数的影响(吸力摩擦角φb)
4.4.4 干湿循环次数对强度参数的影响
4.5 考虑干湿循环次数的非饱和黄土抗剪强度公式
4.6 本章小结
5 降雨-蒸发条件下非饱和黄土边坡稳定性研究
5.1 引言
5.2 边坡渗流计算
5.2.1 VADOSE/W简介
5.2.2 计算假定与模型
5.2.3 模型边界条件及初始状态
5.2.4 计算方案
5.2.5 计算步骤
5.3 边坡渗流结果分析
5.3.1 不同降雨强度下的渗流场
5.3.2 不同坡比影响下的渗流场
5.4 边坡稳定性计算
5.4.1 SLOPE/W简介
5.4.2 模型参数取值
5.5 稳定性计算结果分析
5.5.1 边坡稳定安全系数随时间的变化
5.5.2 干湿循环次数对边坡稳定性的影响
5.5.3 坡度对边坡稳定性的影响
5.6 本章小结
6 结论及展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3931649
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3931649.html