本文選題：黃土凍融病害　切入點(diǎn)：水分遷移　出處：《西安建筑科技大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：屬于季節(jié)性凍土區(qū)的黃土邊坡、岸渠、道路等工程凍融病害頻現(xiàn)，這類病害與凍融作用下黃土水分遷移和強(qiáng)度變化密切相關(guān)。目前對(duì)凍融作用下黃土水分遷移和強(qiáng)度問(wèn)題的研究尚存在諸多疑難之處，本文基于此開(kāi)展進(jìn)一步研究工作。 通過(guò)實(shí)地調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試得到了凍融過(guò)程中黃土工程的病害特征和凍融過(guò)程中淺層黃土溫度場(chǎng)與水分場(chǎng)隨氣候變化的規(guī)律，對(duì)病害機(jī)理進(jìn)行了初步分析，揭示了凍融病害與凍融過(guò)程黃土水分遷移、強(qiáng)度變化的密切關(guān)系，為進(jìn)一步深入開(kāi)展的凍融病害機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ)。 對(duì)非飽和原狀黃土進(jìn)行了凍融強(qiáng)度試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明同一含水率下粘聚力隨凍融次數(shù)的增加呈指數(shù)減小。對(duì)于相同干密度的土樣，含水率越大凍融循環(huán)后粘聚力減小量越大。凍融循環(huán)對(duì)非飽和黃土內(nèi)摩擦角影響較小，對(duì)工程而言可以忽略不計(jì)�；谠囼�(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步擬合得到了非飽和原狀黃土粘聚力劣化模型表達(dá)式。 通過(guò)室內(nèi)大尺寸非飽和黃土凍結(jié)作用下水分遷移試驗(yàn)，開(kāi)展了土體密度、含水率、凍結(jié)溫度、凍結(jié)方式對(duì)非飽和黃土水分遷移影響的研究。試驗(yàn)結(jié)果表明：干密度越大，凍結(jié)鋒面的含水率增幅越大，凍結(jié)區(qū)的水分增幅越�。怀跏己试酱�，水分遷移量越大，并且在凍結(jié)鋒面處含水率增幅越大；在未凍結(jié)區(qū)，從鄰近凍結(jié)鋒面到暖端，含水率先增大后減小，初始含水率越小，這種現(xiàn)象越明顯。此現(xiàn)象是凍結(jié)界面抽吸力、溫度梯度和基質(zhì)吸力梯度共同作用的結(jié)果。凍結(jié)方式直接影響已凍結(jié)區(qū)的含水率分布和水分遷移總量。進(jìn)一步通過(guò)已凍黃土的水分遷移試驗(yàn)研究，結(jié)果表明已凍黃土中氣態(tài)水和液態(tài)水遷移對(duì)工程而言可忽略不計(jì)。 非飽和黃土凍結(jié)作用下水分遷移試驗(yàn)結(jié)果揭示了明顯的水分向凍結(jié)相變界面運(yùn)移的現(xiàn)象，說(shuō)明凍結(jié)相變界面對(duì)水產(chǎn)生抽吸力，采用水頭的概念，將該抽吸力定義為相變界面水頭。水分遷移試驗(yàn)結(jié)果表明水分向凍結(jié)界面遷移量與土體密度、含水率密切相關(guān)。基于數(shù)值計(jì)算分析得到了非飽和黃土相變界面水頭表達(dá)式，，該表達(dá)式反映了影響水分向凍結(jié)界面遷移的主要因素，與試驗(yàn)結(jié)果擬合度較高，表明該表達(dá)式表達(dá)相變界面水頭是合適的。利用該相變界面水頭表達(dá)式，對(duì)測(cè)試場(chǎng)地溫度場(chǎng)與水分場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，計(jì)算結(jié)果反映了實(shí)測(cè)結(jié)果。進(jìn)一步給出了黃土地區(qū)最大凍深與氣溫和土體含水率的關(guān)系。 利用前述黃土凍融強(qiáng)度研究成果，對(duì)黃土坡面剝落和凍結(jié)單樁水平靜載試驗(yàn)可靠性問(wèn)題進(jìn)行了研究。建立了黃土地區(qū)考慮坡端效應(yīng)的剝落病害力學(xué)簡(jiǎn)化計(jì)算模型，利用該模型計(jì)算分析了剝落病害與融化深度、剝落體高度的相關(guān)關(guān)系。黃土地區(qū)冬季樁基工程施工頻繁，淺層黃土凍結(jié)后力學(xué)參數(shù)增大很多，導(dǎo)致單樁水平靜載試驗(yàn)得到的承載力較大，而樁基正常使用階段無(wú)凍土層的存在，這使冬季檢測(cè)樁水平承載力偏大，存在工程隱患，需予以修正。通過(guò)有限元數(shù)值模擬黃土地區(qū)凍土層對(duì)水平受荷樁的影響，提出了冬季單樁水平靜載試驗(yàn)的修正系數(shù)，可供黃土高原地區(qū)冬季檢測(cè)單樁水平承載力參考。
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【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU444

【參考文獻(xiàn)】

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1 馬文生;張俊烽;;化學(xué)成分和微結(jié)構(gòu)對(duì)凍融土力學(xué)性質(zhì)的影響[J];安徽地質(zhì);2007年01期

2 彭功生,許強(qiáng);飽水凍土水熱力耦合分析[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年02期

3 朱焱;陳曉飛;馬巍;鄧友生;;非飽和土壤凍融過(guò)程中水、熱耦合運(yùn)移數(shù)值模擬研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年17期

4 徐e呑

本文編號(hào)：1565292