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《淺論非飽和膨脹土的裂隙概化模型與邊坡穩(wěn)定研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、河海大學(xué)博士學(xué)位論文非飽和膨脹土的裂隙概化模型與邊坡穩(wěn)定研究姓名：袁俊平申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：殷宗澤;包承綱20031001摘要本文所進(jìn)行的研究架構(gòu)在膨脹土邊坡變形與穩(wěn)定預(yù)報(bào)的“雙鏈”思想的基礎(chǔ)上，認(rèn)為降雨入滲過程中膨脹土邊坡土體的強(qiáng)度折減主要來源于兩個(gè)方面：一是降雨入滲時(shí)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(yàn)、現(xiàn)場觀測(cè)以及數(shù)值模擬分析方法，對(duì)裂隙的觀測(cè)手段與定量化描述、浸水愈合特征、裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流特
2、性、裂隙土體強(qiáng)度特性等方面進(jìn)行了全面系統(tǒng)的試驗(yàn)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(duì)降雨入滲條件下不同裂隙發(fā)育狀態(tài)時(shí)膨脹土邊坡中水氣運(yùn)移、強(qiáng)度與變形特征進(jìn)行了有限元數(shù)值分析。首先，在湖北棗陽試驗(yàn)現(xiàn)場，通過手工素描與拍照的方法對(duì)膨脹土裂隙進(jìn)行了觀察統(tǒng)計(jì)：在室內(nèi)，利用遠(yuǎn)距光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)對(duì)膨脹土裂隙進(jìn)行了連續(xù)拍照觀測(cè)，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(biāo)對(duì)非飽和膨脹土的裂隙發(fā)育發(fā)展程度進(jìn)行描述。并采用蒙特卡洛方法研究了非飽和膨脹土的隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)的數(shù)
3、學(xué)模擬與自動(dòng)生成。然后，進(jìn)行了非飽和膨脹土的單向浸水膨脹試驗(yàn)，研究得出了單向浸水條件下菲飽和膨脹士的膨脹變形隨時(shí)間發(fā)展的規(guī)律。提出了利用膨脹時(shí)程曲線計(jì)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(jìn)行了不同部位的膨脹土反復(fù)剪試驗(yàn)和不同裂隙發(fā)育程度的膨脹土三軸剪切試驗(yàn)，研究了膨脹土強(qiáng)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(yàn)關(guān)系式。最后，在試驗(yàn)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
4、的數(shù)學(xué)模型充分考慮了裂隙的滲透、變形與強(qiáng)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(duì)非飽和膨脹土邊坡的降雨入滲過程進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，全面研究了膨脹土邊坡中水氣運(yùn)移、強(qiáng)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(duì)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(shí)的愈合過程，以及邊坡土體強(qiáng)度、邊坡穩(wěn)定性隨降雨入滲變化的過程。通過對(duì)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(diǎn)，并據(jù)此，對(duì)膨脹土邊坡工程的設(shè)計(jì)和旌工提出了建議。關(guān)鍵詞：非飽和±，膨脹土邊坡，裂隙度，裂隙概
5、化模型，膨脹時(shí)程曲線，有效應(yīng)力原理有限元，降雨入滲，邊坡穩(wěn)定Abstract“TwoChain'’modelfordeformationandstabilitypredictionofexpansivesoilslopeistheframeworkforthisresearch．inwhichitisconsideredthatthereductionofsUengthofexpansivesoilsduringin_filtrationismainlyresultedontwoaspects：1)soilscharacteristics
6、variationand2)suctionreductionwhilewatercontentincreasing．Focusedontheformerinthispaper,thefissuresofexpansivesoilsregardedasmostimportantcharacteristicsareanalyzedthrou曲laboratorytest，fieldobservationandnumericalsimulation．Scheduledexperimentalresearchesarecarriedoutonqu
7、antificationaldescriptionoffissures，healingoffissuresduringinfiltration，seeDagecharacteristicsoffissuresnetworkandstrengthcharacteristicsoffissuredsoil．Basedontestsresults．numericalmodelsforfissuresnetworkseepageandunsaturatedfissuredexpansivesoilconsolidationaredeveloped
8、andappliedtoafiniteelementmethodanalysisofanexpansivesollslopeduringinfiltrationanderdifierentfi
