干濕循環(huán)會(huì)使黃土邊坡淺層土體內(nèi)的水氣狀態(tài)處于動(dòng)態(tài)變化中,水氣的變化會(huì)引起土中吸力的改變,進(jìn)而影響土的力學(xué)特性與滲透特性,甚至危及邊坡穩(wěn)定。本論文為研究干濕循環(huán)條件下非飽和黃土滲透特性演化機(jī)理與邊坡穩(wěn)定性分析方法,通過土-水特征曲線試驗(yàn)并且對(duì)試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,研究非飽和黃土經(jīng)過多次濕循環(huán)條件下土體的水氣運(yùn)移規(guī)律,引入與干濕循環(huán)次數(shù)有關(guān)的函數(shù),建立干濕循環(huán)水氣運(yùn)移條件下非飽和黃土土-水特征曲線預(yù)測滲透系數(shù)的模型,并得到滲透系數(shù)隨基質(zhì)吸力或者含水量之間的變化關(guān)系;基于極限平衡分析方法,建立降雨-蒸發(fā)循環(huán)條件下的模型,對(duì)邊坡的滲流特性以及穩(wěn)定性進(jìn)行研究,研究成果能夠?yàn)辄S土地區(qū)邊坡工程設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)。為了研究以上問題,本文主要做了以下幾方面工作:(1)干濕循環(huán)條件下非飽和黃土土-水特征曲線試驗(yàn):以原狀黃土及不同初始干密度的重塑黃土為研究對(duì)象,對(duì)試樣分別進(jìn)行0次、1次、2次及5次的干濕循環(huán),采用GCTS SWC-150 Fredlund土-水特征曲線儀,對(duì)不同干濕循環(huán)次數(shù)的試樣進(jìn)行了土-水特征曲線試驗(yàn),得到各個(gè)試樣在不同基質(zhì)吸力時(shí)相對(duì)應(yīng)的體積含水量,繪制出了不同試樣的土-水特征曲線。可以發(fā)現(xiàn):原狀土試樣與重塑土試樣在脫濕、吸濕過程均有兩條不同的土-水特征曲線,產(chǎn)生了滯回效應(yīng),并且隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加滯回圈逐漸減小并趨于穩(wěn)定;初始干密度的大小對(duì)土-水特征曲線的影響很大,同樣的基質(zhì)吸力條件下,非飽和土試樣的初始干密度越大,那么其體積含水量就越小,從而對(duì)土-水特征曲線產(chǎn)生影響。(2)建立考慮干濕循環(huán)效應(yīng)的土-水特征曲線預(yù)測模型:針對(duì)得到的不同干濕循環(huán)次數(shù)條件下的非飽和黃土的SWCC曲線,基于Gardner、Brooks and Corey、Van Genuchten和Fredlund and Xing模型的思想,通過對(duì)比三種模型,最終選取擬合精度最高的Gardner模型作為本次試驗(yàn)的分析模型。將Gardner模型擬合的參數(shù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)參數(shù)x_0、p均隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而減小,并將干濕循環(huán)次數(shù)(n)引入到了指數(shù)函數(shù)中,得到了參數(shù)x_0和p與干濕循環(huán)次數(shù)的函數(shù)關(guān)系。(3)以試驗(yàn)得到的土-水特征曲線為基礎(chǔ),使用土-水特征曲線法預(yù)測滲透系數(shù)模型,通過計(jì)算,得到滲透系數(shù)與基質(zhì)吸力或者含水量的關(guān)系,并分析干濕循環(huán)次數(shù)對(duì)滲透系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn):非飽和滲透系數(shù)會(huì)隨著基質(zhì)吸力或者含水量的變化而變化;干濕循環(huán)過程也會(huì)導(dǎo)致滲透系數(shù)的數(shù)值發(fā)生變化,干濕循環(huán)次數(shù)越多,非飽和滲透系數(shù)就會(huì)變得越大。(4)建立降雨-蒸發(fā)邊坡穩(wěn)定性分析模型:使用Geo-studio軟件中的VADOSE/W模塊,計(jì)算得到隨著降雨-蒸發(fā)循環(huán)過程,邊坡的滲流性及穩(wěn)定性的變化情況,然后將VADOSE/W模塊計(jì)算得到結(jié)果代入基于極限平衡分析法的SLOPE/W模塊中對(duì)考慮降雨-蒸發(fā)循環(huán)的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU444
【部分圖文】：

從而影響土體中水的吸研究中，土體的許多性質(zhì)參數(shù)都可、土體的滲透系數(shù)以及擴(kuò)散與吸附作Brooks＆Corey[46]的力學(xué)模型和 Child的滲透系數(shù)；非飽和土的抗剪強(qiáng)度可Lim 等人建立的模型可以用來預(yù)測非和土來說，可以使用直接測量的方法法比較來看，直接測量的方法過程用通過間接計(jì)算得到土體的參數(shù)。前，對(duì)于大部分的巖土工程問題來說均線壓力儀基本介紹

從而可以求得脫濕過程的土-水特征曲線。同時(shí)，也可以在基質(zhì)吸力的數(shù)值達(dá)到預(yù)定的最大值時(shí)，將基質(zhì)吸力的大小逐級(jí)減小，試樣會(huì)從體變管中吸收水分，計(jì)算出試樣含水率的變化情況，從而可能夠測得吸濕過程的土-水特征曲線。(4) 能夠沖刷氣泡和測量空氣擴(kuò)散量在試驗(yàn)的過程中，可以使用專用注射器來沖刷左、右體變管以及壓力室底部的氣泡，直至體變管中沒有氣泡時(shí)即可停止沖刷。對(duì)體變管進(jìn)行讀數(shù)時(shí)要以氣泡沖刷后的數(shù)值為準(zhǔn)。2.3 試樣制備2.3.1 土的基本性質(zhì)本次試驗(yàn)的黃土取自蘭州市安寧區(qū)大青山，土樣的主要物理力學(xué)性質(zhì)如表 2.1 所示。土的天然含水率 ω 為 7.39%，最優(yōu)含水率 ωopc為 12.5％，最大干密度 ρdmax為 1.89g/cm3，液限 ωL為 27.5％，塑限 ωP為 15.8％，塑性指數(shù) IP為 11.7，試樣尺寸為：高度 4.00cm，直徑為 6.18cm。

從而可以求得脫濕過程的土-水特征曲線。同時(shí)，也可以在基質(zhì)吸力的數(shù)值達(dá)到預(yù)定的最大值時(shí)，將基質(zhì)吸力的大小逐級(jí)減小，試樣會(huì)從體變管中吸收水分，計(jì)算出試樣含水率的變化情況，從而可能夠測得吸濕過程的土-水特征曲線。(4) 能夠沖刷氣泡和測量空氣擴(kuò)散量在試驗(yàn)的過程中，可以使用專用注射器來沖刷左、右體變管以及壓力室底部的氣泡，直至體變管中沒有氣泡時(shí)即可停止沖刷。對(duì)體變管進(jìn)行讀數(shù)時(shí)要以氣泡沖刷后的數(shù)值為準(zhǔn)。2.3 試樣制備2.3.1 土的基本性質(zhì)本次試驗(yàn)的黃土取自蘭州市安寧區(qū)大青山，土樣的主要物理力學(xué)性質(zhì)如表 2.1 所示。土的天然含水率 ω 為 7.39%，最優(yōu)含水率 ωopc為 12.5％，最大干密度 ρdmax為 1.89g/cm3，液限 ωL為 27.5％，塑限 ωP為 15.8％，塑性指數(shù) IP為 11.7，試樣尺寸為：高度 4.00cm，直徑為 6.18cm。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2835452