本文關(guān)鍵詞：軸平移測試技術(shù)在量測土—水特征曲線方面的研究及應用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土-水特征曲線(SWCC)是一條反映土體基質(zhì)吸力與含水率關(guān)系的曲線,在非飽和土的研究工作中發(fā)揮著重要的作用。目前,Fredlund土-水儀和張力計是兩種最常用的SWCC直接測試儀器。Fredlund土-水儀采用軸平移技術(shù)原理測試SWCC,張力計采用水勢平衡原理測試SWCC。已有研究成果表明,采用水勢平衡和基于軸平移技術(shù)原理的實驗儀器測試同等條件下的土樣,獲得的SWCC差異性顯著,表現(xiàn)在以下兩點:(1)這種差異性在不同礦物成分的土樣中表現(xiàn)不同;(2)這種差異性隨基質(zhì)吸力的增加而增大。本文采用理論推導、室內(nèi)SWCC實驗、毛細管實驗和數(shù)值模擬方法等多種手段相結(jié)合的方式,探索了這種差異性產(chǎn)生的原因,建立了一種能夠有效降低這種差異性的修正計算方法,并經(jīng)由邊坡穩(wěn)定性的數(shù)值模擬分析說明了SWCC修正的重要性。本文主要做了以下幾點工作:1.從儀器的工作原理著手,詳述地闡述軸平移技術(shù)和張力計法的工作原理和對應儀器的使用方法,并采用這兩種測試方法測試了砂土和粉質(zhì)粘土土樣的SWCC,驗證了這兩種方法測試得到的SWCC存在差異性的事實。2.以兩種測試方法得到的SWCC差異性的表現(xiàn)特點為基礎(chǔ),同時,結(jié)合兩種測試方法的原理,得到實驗過程中的環(huán)境氣壓力是產(chǎn)生差異性的根源。3.將黏土中一端封閉一端開口的微孔隙和超微孔隙簡化為玻璃管模型,建立了環(huán)境氣壓力與孔隙中氣體體積的關(guān)系,得出這類孔隙是產(chǎn)生SWCC差異性的主要原因。同時,測試了同等條件下石英砂和黏土的SWCC,驗證了理論推導的合理性。4.利用表面張力系數(shù)與氣壓力的關(guān)系和軸平移技術(shù)環(huán)境中的毛細管實驗,建立了環(huán)境氣壓力與土體的持水能力的關(guān)系,得出環(huán)境氣壓力對SWCC測試結(jié)果的影響甚小的結(jié)論,可以忽略不計。5.以軸平移測試技術(shù)在測試SWCC方面產(chǎn)生差異性的原因為基礎(chǔ),并結(jié)合非飽和土的三相圖解,推導了環(huán)境氣壓力與一端開口一端封閉的微孔隙和超微孔隙中孔隙氣體積的關(guān)系,建立了相應的修正公式。采用該修正公式修正了黏土和砂土土樣的SWCC,并借鑒誤差評估理論分析了該修正計算方法的修正效果。6.將該修正計算方法應用于考慮非飽和土的流固耦合的邊坡穩(wěn)定性分析實例中,對比分析SWCC修正前后,邊坡內(nèi)土體孔隙水壓力、變形、塑性區(qū)大小的變化情況。
【關(guān)鍵詞】：非飽和土 土-水特征曲線(SWCC) 軸平移測試技術(shù) 張力計法 邊坡穩(wěn)定性分析
【學位授予單位】：天津城建大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU43
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 選題背景與意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 吸力理論的研究與應用11
• 1.2.2 基質(zhì)吸力測量和控制技術(shù)11-13
• 1.2.3 軸平移測試技術(shù)的研究13-14
• 1.3 研究目的及內(nèi)容14-15
• 1.4 研究方法與技術(shù)路線圖15-17
• 第二章 土-水特征曲線的測量方法17-30
• 2.1 自然環(huán)境中的測試技術(shù)17-20
• 2.1.1 張力計的簡介及工作原理17-18
• 2.1.2 張力計的使用方法18-20
• 2.2 軸平移環(huán)境中的測試技術(shù)20-25
• 2.2.1 Fredlund土-水儀簡介20-22
• 2.2.2 Fredlund土-水儀的工作原理22-23
• 2.2.3 Fredlund土-水儀的使用方法23-25
• 2.3 試驗土樣及土樣制備25-27
• 2.3.1 土樣的基本物性指標25
• 2.3.2 實驗土樣制備方法25-26
• 2.3.3 試驗概況26-27
• 2.4 不同測試環(huán)境下的SWCC試驗結(jié)果27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第三章 軸平移測試技術(shù)局限性分析30-45
• 3.1 差異性的原因猜想30-32
• 3.1.1 土樣的微結(jié)構(gòu)特性30-31
• 3.1.2 工作環(huán)境氣壓力31-32
• 3.2 土樣微結(jié)構(gòu)對測試SWCC的影響32-37
• 3.2.1 土樣微結(jié)構(gòu)特性32-34
• 3.2.2 微結(jié)構(gòu)對SWCC影響的模型34-37
• 3.3 環(huán)境氣壓力對SWCC的影響37-40
• 3.3.1 非飽和土的表面張力37-38
• 3.3.2 表面張力系數(shù)對SWCC的影響38-40
• 3.4 分析結(jié)果的試驗驗證40-44
• 3.4.1 土-水特征曲線測試40-41
• 3.4.2 表面張力系數(shù)對SWCC的影響41-44
• 3.4.3 結(jié)果分析44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 軸平移測試技術(shù)的誤差修正與評估45-53
• 4.1 修正思路和修正方法45-49
• 4.1.1 修正思路45-46
• 4.1.2 修正方法46-49
• 4.2 修正效果評估49-52
• 4.2.1 誤差評估理論49
• 4.2.2 修正誤差分析49-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 修正計算方法的工程應用53-63
• 5.1 邊坡穩(wěn)定性分析基本原理53-55
• 5.1.1 基本假定53
• 5.1.2 Abaqus有限元計算原理53-55
• 5.2 土-水特征曲線在邊穩(wěn)定性分析中應用55-59
• 5.2.1 非飽和土的滲透系數(shù)的確定55-57
• 5.2.2 模型參數(shù)及網(wǎng)格劃分57-58
• 5.2.3 邊坡模型有限元計算58-59
• 5.3 數(shù)值模擬結(jié)果59-62
• 5.3.1 孔隙水壓力分布59-60
• 5.3.2 邊坡土體變形60-61
• 5.3.3 塑性應變61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 主要結(jié)論63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻65-70
• 攻讀碩士期間研究成果和參加科研情況說明70-71
• 致謝71-72

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本文編號：253399