季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)堤防工程受氣候影響較大,堤防土體在經(jīng)歷凍融作用后其力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,形成凍脹融沉現(xiàn)象,在外荷載的作用下易被破壞嚴(yán)重影響堤防整體安全。研究土體的凍融特性及凍融后的力學(xué)性質(zhì)對(duì)堤防工程的建設(shè)十分重要,具有避免堤防破壞發(fā)生提高堤防安全性等實(shí)際意義。本文選取的是黑龍江干流堤防八岔段進(jìn)行研究,通過(guò)室內(nèi)物理模型試驗(yàn)研究堤防砂土凍融過(guò)程中的溫度場(chǎng)、水分場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)變化,對(duì)經(jīng)歷一定方式凍融后砂土的強(qiáng)度及其指標(biāo)進(jìn)行研究,并對(duì)堤防整體進(jìn)行計(jì)算機(jī)擬合分析,研究堤防在溫度及自身結(jié)構(gòu)作用下的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布,綜合分析堤防的安全性。分析表明,土體的含水率和凍結(jié)溫度對(duì)溫度場(chǎng)及水分場(chǎng)變化影響較大,土體在凍結(jié)過(guò)程中形成凍脹力。土體的含水率、凍結(jié)溫度及凍融循環(huán)次數(shù)均對(duì)土體的強(qiáng)度及指標(biāo)變化有不同影響,含水率小強(qiáng)度大,凍結(jié)溫度低強(qiáng)度大,凍融循環(huán)次數(shù)多強(qiáng)度小,粘聚力隨含水率增加而增加,隨凍結(jié)溫度降低而減小,隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而減小,內(nèi)摩擦角隨含水率增加而減小,隨凍結(jié)溫度降低而增加,隨凍融循環(huán)次數(shù)增加而減小。ANSYS擬合分析中,堤防上部處于負(fù)溫狀態(tài),頂部及底部應(yīng)力較大,堤防發(fā)生橫向及豎向位移,位移量較小能夠滿足安全性要求。
【學(xué)位單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TV871
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

第二章 砂堤土凍融特性分析及試驗(yàn)研究2.1 砂堤土的基本性質(zhì)土是由固液氣三相組成，三相的性質(zhì)、含量以及分布的不同都會(huì)形成不同性質(zhì)的土體。固相顆粒自身組成的不同、粒徑大小的不同也會(huì)形成有不同物理力學(xué)行為的土體，液相和氣相的分布則影響土體的孔隙分布情況，從而影響土體的總體顆粒分布。土體的物理力學(xué)性質(zhì)是研究土體其他工程性質(zhì)的基礎(chǔ)，對(duì)工程施工起到主要的指導(dǎo)作用，為研究土體在凍融過(guò)程中凍融特性以及強(qiáng)度指標(biāo)等性質(zhì)，需先測(cè)出土體的基本物理力學(xué)性質(zhì)。試驗(yàn)土體取自黑龍江省同江市撫遠(yuǎn)縣八岔赫哲族鄉(xiāng)黑龍江干流堤防，所取土體為細(xì)顆粒砂性土，圖 2-1 為現(xiàn)場(chǎng)取樣。為保證所取土樣具有代表性，取樣時(shí)挖開(kāi)表層土，取表層下方約 50cm 深處土體。土體運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行自然風(fēng)干處理并對(duì)其進(jìn)行常溫下基本物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，其中包括含水率試驗(yàn)、密度試驗(yàn)、液塑限試驗(yàn)、顆粒分析試驗(yàn)和擊實(shí)試驗(yàn)。

當(dāng)含水率在 8%-17%之間增加時(shí)，沉入深度在 9mm 左右變化，此時(shí)含水率對(duì)沉入深度影響較小。由于土樣是以細(xì)顆粒為主的砂土，當(dāng)含水率增加到 20%以上，試驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，此時(shí)的沉入深度已經(jīng)不是實(shí)際沉入深度，不具有代表性。運(yùn)用輕型擊實(shí)儀得出擊實(shí)曲線如圖 2-2，知八岔砂土的最大干密度為 1.81g/cm3，最優(yōu)含水率為 10.68%。表 2-1 八岔試樣液塑限試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table 2-1 Test data of liquid plastic limit of Bacha specimen試樣編號(hào) 1 2 3 4 5含水率 ω（%） 8.4 11.9 14.7 17.0 23.0沉入深度（mm） 8.9 9.6 8.7 8.5 16.5
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