韩华强[1]2003年在《非饱和膨胀土强度和变形特性的研究》文中指出本文利用常规直剪仪、叁轴仪以及轻便固结仪，分别对非饱和膨胀土的强度和变形特性以及干湿循环对强度和变形的影响进行了一系列的试验研究。以饱和度、干湿循环次数为变量，分别探求了外力约束对膨胀土强度的影响，不同饱和度膨胀土的总应力强度特性，干湿循环对非饱和膨胀土总应力强度的影响，饱和度与压缩模量以及孔隙比的关系，干湿循环对饱和膨胀土有效应力强度指标的影响，广义吸力与饱和度的关系，建议了一组计算非饱和膨胀土变形及强度特性的经验公式。 在试验的基础上结合广义吸力提出了非饱和膨胀土预应力的概念，认为预应力强度的存在是非饱和膨胀土与饱和膨胀土的主要差别。 最后我们采用两个算例分别计算了干湿循环对非饱和膨胀土路基沉降以及边坡稳定的影响，通过计算得出了在以非饱和膨胀土作为构筑物基础或构筑物时，应认真考虑干湿循环对其强度和变形特性降低的影响的结论。
袁俊平[2]2003年在《非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究》文中提出本文所进行的研究架构在膨胀土边坡变形与稳定预报的“双链”思想的基础上，认为降雨入渗过程中膨胀土边坡土体的强度折减主要来源于两个方面：一是降雨入渗时边坡土体中土的性状的变化；二是降雨入渗过程中由于土体含水量的增加变化导致边坡吸力降低。本文着重研究前者，将膨胀土的裂隙性作为反映土体性状的主要方面，通过室内试验、现场观测以及数值模拟分析方法，对裂隙的观测手段与定量化描述、浸水愈合特征、裂隙网络渗流特性、裂隙土体强度特性等方面进行了全面系统的试验研究，在此基础上建立膨胀土边坡裂隙网络入渗的数学模型和非饱和裂隙膨胀土固结的数学模型，并应用数学模型对降雨入渗条件下不同裂隙发育状态时膨胀土边坡中水气运移、强度与变形特征进行了有限元数值分析。 首先，在湖北枣阳试验现场，通过手工素描与拍照的方法对膨胀土裂隙进行了观察统计；在室内，利用远距光学显微镜系统对膨胀土裂隙进行了连续拍照观测，建立了非饱和膨胀土的裂隙概化模型。明确了裂隙度的概念，将其作为定量指标对非饱和膨胀土的裂隙发育发展程度进行描述。并采用蒙特卡洛方法研究了非饱和膨胀土的随机裂隙网络的数学模拟与自动生成。 然后，进行了非饱和膨胀土的单向浸水膨胀试验，研究得出了单向浸水条件下非饱和膨胀土的膨胀变形随时间发展的规律。提出了利用膨胀时程曲线计算裂隙周围土体的膨胀变形量来确定裂隙随浸水愈合过程的方法。还进行了不同部位的膨胀土反复剪试验和不同裂隙发育程度的膨胀土叁轴剪切试验，研究了膨胀土强度随裂隙度及土体饱和度变化而变化的规律，并提出了相应的拟合经验关系式。 最后，在试验的基础上，发展了非饱和土的有效应力原理，建立了膨胀土边坡裂隙网络入渗的数学模型和非饱和裂隙膨胀土固结的数学模型，并编制了相应的有限元程序USFEM和UCFEM。所建立的数学模型充分考虑了裂隙的渗透、变形与强度特性，可以模拟裂隙在水分入渗过程中逐渐愈合的过程。利用有限元方法对非饱和膨胀土边坡的降雨入渗过程进行了数值模拟研究，全面研究了膨胀土边坡中水气运移、强度与变形特征等。程序结果定量描述了不同裂隙分布、不同裂隙发育程度对膨胀土边坡降雨入渗过程的影响，定量描述了裂隙在降雨入渗时的愈合过程，以及边坡土体强度、边坡稳定性随降雨入渗变化的过程。通过对现场情况数值模拟结果的分析，揭示了非饱和裂隙膨胀土边坡降雨入渗的特点，并据此，对膨胀土边坡工程的设计和施工提出了建议。
李雄威[3]2008年在《膨胀土湿热耦合性状与路堑边坡防护机理研究》文中进行了进一步梳理本文以广西南宁膨胀土为研究对象,采用现场试验、室内试验和数值计算模拟的方法,对大气作用下膨胀土的工程性状、膨胀土路堑边坡的灾变机理以及多种防护方法的工作特性进行了分析。首先,进行了大型膨胀土堑坡的现场试验,通过气象观测、边坡温湿度和渗透特性的测试以及坡体变形的监测,对大气作用下膨胀土堑坡的灾变机理进行了分析,并对植被和框锚结构防护系统的工作特性进行了探讨。结果表明,膨胀土的工程性质与蒸发和降雨过程息息相关;土体含水量的变化是影响边坡变形的主要因素,而温度变化是促进因素,二者的耦合作用使得边坡趋向不稳定;含水量变化下的大气影响深度随季节性干湿循环而变大,但其变化滞后于温度;植被防护可减小温度、湿度的变动幅度,降低影响深度;降雨持续时间决定坡体变形,一定降雨强度下持续的降雨过程才能使边坡趋于破坏;大气剧烈影响深度范围内土体的胀缩性会对锚杆工作状态产生较大的影响,在边坡上早期施加锚杆和框架梁后,框架梁可通过锚杆对梁的约束力限制土体的膨胀变形,进而保证土体的强度,同时框锚结构系统在实际受荷过程中会释放部分膨胀力,降低梁底土体反力,有利于框锚结构的稳定。其次,采用室内试验的方法,考虑脱湿速率、吸湿速率、水化状态和干湿循环作用的影响,模拟自然环境下膨胀土的湿热状态,对其力学性质、持水特征、胀缩性和渗透性进行了深入分析。结果表明,湿热状态会对膨胀土的工程性状产生较大影响:反复的吸湿、脱湿使土体趋于松散,强度降低,渗透性增强;脱湿速率越小,土体的收缩变形越大,进气值越大;吸湿速率越小,土体的膨胀变形越大,膨胀后强度越低;在水化过程中,水化时间越长、温度越高,土体强度越低,强度呈现变动特性。第叁,基于现场试验和室内试验,结合自编的处理软件对膨胀土的裂隙特性展开分析。结果表明,二值化像素和分形维数统计的方法均是对膨胀土裂隙的平面描述,而渗透试验和变形模量测试的方法可以从空间上反映膨胀土裂隙的发育状态。第四,在考虑膨胀土湿热耦合性状和裂隙分布的基础上,采用数值计算模拟的方法,对大气作用下膨胀土边坡的工作特性进行了分析,并结合植被的生理特征和力学特性对植被护坡的机理开展了深入研究。结果表明,膨胀土堑坡的灾变过程与膨胀土的工程性状紧密相关,而气候环境是促进因素,季节性的干湿循环、高湿的持续蒸发、连绵的降雨过程均是最不利于膨胀土堑坡稳定的气象状态;植被护坡在降雨过程中主要是根系的力学效应发挥作用,而后植被的蒸发、蒸腾作用可缩短土体水化的时间,阻止土体强度的进一步衰减,降低坡体的风化程度,有利于边坡长期的稳定。最后,采用数值计算模拟的方法,对浆砌片石和框锚结构防护系统的工作特性进行了分析。结果表明,浆砌片石护坡可保持边坡湿度场稳定,减缓温差及温度变化对坡体的影响,降低浅层土体风化程度,阻止大气影响深度向土体深处发展;在框锚结构护坡系统中,锚杆在强风化区内设置自由段,既不会降低边坡的安全系数还有利于锚杆的稳定,框架梁的存在使边坡滑动土体的下滑推力转由深部土体承担,可有效维持浅层土体的稳定性,锚杆轴向力和框架梁弯矩的分布特征可为工程设计提供科学依据和优化措施。
李振[4]2006年在《非饱和膨胀土增湿变形和增湿强度的试验研究》文中进行了进一步梳理膨胀土由于其具有胀缩性、超固结性、裂隙性和强度衰减特性而被土工界誉为世界难题,倍受重视。几十年来吸引了许多科学家和工程技术人员对其开展广泛深入的研究,尽管如此,由于其复杂性,在工程建设中还存在许多亟待解决的问题。本文结合水利部资助的“948”项目,以安康膨胀土为对象开展了非饱和膨胀土增湿变形和增湿强度的试验研究。首先大量阅读了该领域的研究成果,评价了各成果的主要贡献和不足,清楚地认识到膨胀土的根本性质就是对水的特殊敏感性,提出了本文的研究任务就是通过试验研究增湿引起膨胀土变形和强度的变化规律。在压缩仪上开展了不同初始干密度、不同初始含水率和不同浸水加压路径的膨胀土浸水变形试验;在大量试验的基础上,分析了初始含水率、初始干密度、变化含水率、加压浸水路径等因素对浸水变形的影响,得到一些膨胀土在侧限条件下浸水变形规律;发现了压力对膨胀变形具有显着地抑制作用;提出了膨胀土减胀率概念。以满足膨胀土浸水变形试验的目的改装了叁轴仪,该仪器在试验中可测定非饱和土的孔隙水压力和变形等;参考黄土增湿变形试验提出了非饱和膨胀土叁轴增湿变形试验方法;通过大量的试验总结了膨胀土在水和力共同作用下的一些变形规律。改装了直接剪切仪,参考黄土增湿剪切试验方法,提出了膨胀土增湿剪切试验方法;讨论了剪应力水平对膨胀土增湿剪切变形的影响;发现膨胀土的增湿强度符合摩尔-库仑定律,膨胀土的剪切强度与浸水路径显着相关,先浸水后剪切(相同含水率试样的直接剪切试验)与先剪切后浸水(增湿剪切试验)所得强度值相差甚远,工程设计中强度参数取值时,对这一问题应给以足够重视。根据膨胀土侧限压缩浸水变形试验资料和膨胀土叁轴增湿变形试验资料,总结了膨胀土在不同应力条件(无荷、侧限压缩和叁轴压缩)、不同浸水条件(分级浸水到饱和、一次性浸水到饱和)和不同浸水加压路径(先浸水到饱和再加压、饱和加压后卸压到零、先加压后浸水到饱和、增湿变形)等情况下的变形计算模式;将这些变形计算模式通过试验数据回判分析发现,试验数据与计算模式吻合很好;将计算模式用于宁夏某一渠道地基变形分析,结果基本符合实际,这说明计算模式可用于膨胀土地区变形估算。
马千里[5]2011年在《膨胀土非线性流变特性试验研究》文中研究指明膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙、吸水膨胀、失水收缩,并具有显着胀缩特性的土层,是一种具有明显流变特性的灾害性软土。因此开展对于膨胀土非线性流变特性的研究,探讨其考虑时间因素的本构关系,研究膨胀土的力学参数以及压缩蠕变特性,构建相应的经验模型,对于开拓膨胀土的研究范围、揭示膨胀土流变的内在规律、科学指导膨胀土工程实践、防治工程事故等方面具有重要的理论价值和现实意义。为此,本文在国内外已有研究的基础上,结合国家自然科学基金项目(No：50978097)、湖南省自然科学基金项目(No：08JJ3092)和湖南省科技厅项目(No：2010SK3047),开展了对非饱和膨胀土体非线性流变特性的研究。通过室内压缩蠕变试验、直剪蠕变试验以及理论分析和数值分析相结合的方法,对膨胀土的非线性流变特性开展了较深入的理论和试验研究,取得的主要结论和研究成果如下：(1)压缩蠕变试验研究：①通过压缩蠕变试验和加-卸载压缩回弹蠕变试验,探讨了南宁非饱和膨胀土在压缩蠕变过程中的变形规律和变形型态,即南宁非饱和膨胀土在压缩蠕变中呈两阶段衰减稳定型,在较高应力水平下也不会出现加速蠕变。随应力水平增加,蠕变变形量增加,蠕变曲线簇呈相似发展；随土的含水量增加,蠕变变形量增加,蠕变曲线簇亦呈相似发展。②根据加-卸载压缩回弹蠕变试验结果分析了南宁非饱和膨胀土的压缩蠕变变形成份中包含有弹性、弹塑性和粘弹性变形成份存在。在此分析的基础上,建立了符合南宁非饱和膨胀土特点的压缩蠕变模型及相应的压缩蠕变方程。③通过对压缩蠕变元件模型的分析,提出了南宁非饱和膨胀土压缩流变参数的确定方法。在此基础上,研究了南宁非饱和膨胀土的非线性压缩流变特征,并提出了相应的非线性模型理论和分析方法。(2)剪切蠕变试验研究：①通过剪切蠕变试验和加-卸载剪切回弹蠕变试验,探讨了南宁非饱和膨胀土在剪切蠕变过程中的变形规律和变形型态,即在低应力水平平条件下,南宁非饱和膨胀土在直剪蠕变过程中的变形呈两阶段衰减稳定型；在较高应力水平下呈叁阶段蠕变特点,最终将出现加速蠕变而导致土样剪切角切破坏。②研究了南宁非饱和膨胀土的剪切流变特性与土的含水量和应力水平的关系,土体含水率越大,南宁非饱和膨胀土的剪切流变特性越明显；作用在土体上的竖向应力越小,土体剪切流变特性也越明显。③根据加-卸载剪切回弹蠕变试验结果分析了南宁非饱和膨胀土的剪切蠕变变形成份中包含有弹性、弹塑性和粘弹性变形成份存在。在此分析的基础上,建立了符合南宁非饱和膨胀土特点的剪切蠕变模型及相应的剪切蠕变方程。④通过对剪切蠕变元件模型的分析,提出了南宁非饱和膨胀土剪切流变参数的确定方法。在此基础上,研究了南宁非饱和膨胀土的非线性剪切流变特征,并提出了相应的非线性模型理论和分析方法。(3)非线性经验流变模型研究：根据经验模型方法和半理论半经验模型方法分别建立了非饱和膨胀土的经验流变本构模型和半理论半经验流变本构模型,二者均能较好的反映非饱和膨胀土的非线性流变特性,且在工程实际中,为膨胀土非线性流变问题的计算分析提供了理论依据。(4)非饱和膨胀土的长期强度特性研究：根据直剪蠕变试验结果,采用直接法对南宁非饱和膨胀土剪应力-应变关系等时曲线进行分析,探讨了非饱和膨胀土在不同竖向应力作用下的长期强度特性,并提出了确定土的长期强度的方法。(5)非饱和膨胀土流变特性的数值分析：根据理论和试验研究所得到的流变模型和本构方程,提出了相应的数值分析方法。通过数值分析,验证了理论模型和经验模型的正确性,并对相关的流变参数进行了探索和分析。
曾志姣[6]2008年在《非饱和红粘土抗剪强度特性研究及其应用》文中研究指明非饱和土是当今国内外土力学研究的热点和难点,而抗剪强度是非饱和土研究的重要内容。本文对前人在非饱和土抗剪强度理论以及强度试验方面的研究成果进行了系统的文献阅读和综述,通过试验研究了非饱和红粘土的抗剪强度特性并将其应用于非饱和土坡稳定性的求解。本文的研究内容主要有以下几点:1.综述了研究非饱和土问题的必要性,非饱和土的基本特性和基质吸力的概念,以及非饱和土问题研究的历史和现状。2.抗剪强度是非饱和土重要的研究领域之一,本文对非饱和土抗剪强度理论及强度试验研究历史与现状作了分析总结。3.以湖北咸宁地区的非饱和红粘土为研究对象,利用GDS全自动叁轴及非饱和试验系统,在控制吸力方式下进行非饱和土的固结排水剪切试验,研究了其抗剪强度与基质吸力之间的关系,建立了针对此非饱和红粘土的抗剪强度公式。4.粘性土土坡受降雨影响非常显着,很多土坡常在雨季发生滑坡,最重要的原因就是含水量的增加降低了土的吸力从而降低了土的抗剪强度。本文以一简单边坡为例,计算分析了在降雨情况下考虑非饱和非稳定渗流所引起的吸力变化以及基质吸力对强度影响时其稳定系数随时间的变化情况。
张锐[7]2005年在《宁明非饱和膨胀土强度特性试验研究》文中研究指明膨胀土是一种因环境干湿交替作用而发生体积明显膨胀(收缩)、强度剧烈衰减而导致工程变形破坏且含有较多膨胀性粘土矿物的非饱和土。堑坡的滑坍及治理是膨胀土地区公路建设的最大技术难题。除了物质成分及土质内因外,干湿循环作用、尤其降雨入渗后土体膨胀、强度衰减是造成边坡滑坍的主要原因。因此,土的抗剪强度特性成了当前非饱和土研究的热门话题。由于非饱和土研究仍处于“简单”阶段,确定强度特性的试验还存许多待完善的地方。为此,以宁明膨胀土为对象,本文较系统并有针对性地开展了非饱和土强度特性试验研究。 首先从成因类型、分布特征以及微观结构方面分析了宁明膨胀土的特征,总结了南友路膨胀土路堑边坡破坏规律和原因。针对干湿循环对膨胀土强度的影响和已有试验研究的不足,设计并开展了模拟实际工况(荷载作用和含水量变化范围)的干湿循环直剪试验。得到有荷条件下膨胀土抗剪强度随着干湿循环的变化规律,并发现荷载对土的胀缩幅度和强度衰减有明显抑制作用。 吸力对土的力学性状有重大影响,是非饱和土研究的核心问题。尽管已有研究成果给出了吸力与吸附强度的关系,但均没考虑土体在吸湿和脱湿路径下强度的差异。利用先进的GDS非饱和叁轴系统,本文开展了此项研究。结果表明宁明膨胀土的吸力与吸附强度之间的关系是非线性的,一定的围压作用,吸湿和脱湿路径下的强度有差异但不明显,由此提出宁明非饱和膨胀土有效应力强度理论公式。试验过程中还发现已有GDS系统的不足,并提出相应的改进措施。 由于非饱和土强度参数的获取需用到高精的设备,且试验难度大、费资耗时,妨碍了非饱和土理论在工程中的应用,而包含了吸附强度的总强度指标也能反映非饱和土的强度特性且易于获取。为此,研究了用常规直剪试验仪确定非饱和膨胀土总应力强度指标的方法,得到了宁明膨胀土抗剪强度指标随饱和度、含水量的变化规律,并探讨了膨胀土路堑边坡稳定性分析中的参数取值方法。 全文抓住干湿循环、荷载和吸力叁个影响非饱和膨胀土强度的主要因素,遵循理论联系实际的原则来开展宁明膨胀土强度特性试验研究,其目的是获取合理的强度参数用于南友路膨胀土路堑边坡稳定性分析。
丁金华[8]2014年在《膨胀土边坡浅层失稳机理及土工格栅加固处理研究》文中研究表明膨胀土作为世界范围内广泛分布的特殊土,对相关地区的工程建设造成了极大破坏和影响,一直是岩土工程领域研究的难题之一。浅层失稳破坏是发生在铁路、公路、水利等工程中最普遍最频繁的膨胀土边坡破坏现象,但目前对浅层失稳破坏机理缺乏足够的认识,传统的极限平衡稳定性分析方法不能如实反映和解释膨胀土边坡此类破坏的真实性状,也制约了工程建设中如何采取合理有效的处理措施以解决由于其特殊性质带来的工程问题。因此,深入研究膨胀土边坡的浅层失稳破坏机理,并在此基础上探讨相应的工程措施是保障工程设计安全和经济性的关键。本文结合南水北调中线工程的膨胀土边坡稳定问题,针对膨胀土最本质的工程特性——膨胀性开展深入研究,通过大型静力物理模型试验,研究压实膨胀土边坡在没有裂隙、超固结性、干湿循环等因素的影响下,由于水分入渗引起的边坡膨胀变形和滑动的发生发展破坏全过程。在“湿度应力场”理论基础上,提出一种非饱和渗流场-膨胀变形场-应力场的多场耦合数值分析方法,结合模型试验和数值分析成果,阐述了膨胀土边坡浅层失稳的破坏机理。在此基础上,从加筋土的筋—土作用机理出发,研究土工格栅对膨胀土膨胀变形的约束效果,及其对边坡浅层稳定的改善作用,为确定合理的膨胀土工程处理措施提供理论依据。通过本文的研究,得到的主要结论如下：(1)针对膨胀土边坡极为普遍的浅层失稳破坏形式,采用大型物理模型试验(6m×2m×2.8m),并结合湿度场-膨胀变形场-应力场的耦合数值模拟分析,揭示出膨胀土边坡浅层失稳的本质在于膨胀土的膨胀性。由膨胀变形控制的膨胀土边坡浅层渐进性失稳破坏机理可阐述如下：膨胀土边坡在受到外部水力边界作用时,首先导致边坡内含水量场发生时空不均匀分布,继而引起土体的不均匀膨胀变形,应力应变场发生重分布,在非饱和-饱和浸润交界区域形成剪应力集中区,产生局部剪切破坏,并逐渐向边坡深部扩展,最终形成多重剪切面,边坡发生渐进性失稳破坏。(2)针对膨胀土边坡稳定性分析,在“湿度应力场”理论基础上,提出一种结合非饱和-饱和渗流场、膨胀变形场、应力场多场耦合作用的有限元数值分析方法,通过对模型试验的仿真模拟,证明这种多场耦合分析模型和方法可以真实反映膨胀土边坡的浅层渐进性失稳过程,为深入理解边坡浅层稳定性的破坏机理提供了有用的分析手段。(3)基于温度膨胀和湿度膨胀的相似性,采用热—固耦合有限元数值分析方法,根据室内膨胀土无荷及有荷膨胀试验成果,反演得到不同含水率、干密度和荷载作用下的膨胀系数变化规律。结果表明：膨胀系数受含水率、干密度、荷载等因素的综合影响,在低荷载条件下含水率和膨胀系数近似符合线性关系。因此,在多场耦合数值计算中采用低荷载条件下对应的含水率—膨胀系数(饱和度—膨胀系数)关系来反映边坡不同部位湿度变化引起的膨胀系数的变化规律。(4)采用大尺寸膨胀模型试验,系统研究了铺设土工格栅后膨胀土的吸湿膨胀变形发展规律,获得了不同格栅参数(强度、类型、铺设层数和方式等)对膨胀变形的影响规律,对土工格栅抑制膨胀变形的可行性进行了评价。(5)通过大型物理模型试验,对土工格栅处理膨胀土边坡浅层稳定的效果进行了研究,为膨胀土工程处理措施提供了基本的试验依据。
李建华[9]2010年在《降雨条件下膨胀土与土钉支护结构相互作用研究》文中研究说明自从上世纪90年代以来,随着城市建设的发展,或为了使用方便,或因为地皮昂贵,或为了符合建设管理规定及人防要求,我国的工程建设不得不向地下和地上发展。接着高层建筑和市政工程的大量涌现,必然需要大量的基坑产生。在我国中、小城市,特别是大城市、沿海城市尤其是特区,随着建筑趋向高层化,地下的发展需求量越来越大,基坑逐渐向大深度方向发展。对于工程地质条件十分复杂,基坑的开挖会产生较大的位移和沉降,对周围建筑物、市政和地下管造成影响,特别是降雨、震动等外界因素的影响对基坑的稳定性很不利。对于基坑维护的方法很多,然而由于土钉支护经济,结构简单可靠且工期较短等优点,使得土钉支护在基坑围护、边坡支护、隧道围岩支护中迅速得到推广和应用。依托湖南省教育厅科学研究基金资助项目(03C579)的课题研究,本文开展了降雨条件下膨胀土与土钉支护结构相互作用研究工作。通过室内试验、模型试验、有限元分析相结合的方法进行了研究,主要取得如下几个方面的结论和创新成果：(1)基于非饱和叁轴试验系统,对不同含水量情况下南宁非饱和膨胀土的强度特性进行研究。研究表明：在定围压下,低含水量时的应力应变曲线呈微应变软化型,高含水量时的应力应变曲线呈应变硬化型；在低含水量的情况下高围压下的曲线呈应变硬化型,而低围压下剪切的试样其应力—应变曲线随着轴向应变的增加呈现出微弱的软化趋势。土体的抗剪强度对含水量的变化敏感性较大。随着含水量的增大,膨胀土的摩擦角线性减小；其粘聚力随含水量的增加先是增大,在最优含水量粘聚力达到最大值,随后随着含水量的继续增加,粘聚力逐渐减小。(2)通过改进的室内直剪试验,分别对南宁膨胀土和株洲红色粘土与混凝土块接触面进行直剪试验。试验研究表明：两者都可以用Mohr—Coulomb准则来描述接触面的强度,接触面的强度指标随干密度和直压力的增加而增大,随含水量的增加而降低。不同的是膨胀土接触面的剪切曲线呈加工软化型,而红色粘土接触面的剪切曲线呈加工硬化型。(3)通过建立室内模型实验,研究了土钉支护膨胀土边坡中不同含水量情况下的土钉受力特性、面板水平位移以及面板土压力变化规律。试验研究表明：土钉支护面板位移沿高度方向上呈中间大,两头小的抛物线形；由于膨胀土的吸水膨胀特性,坡顶向上隆起；对面板水平位移与含水量的回归分析,得知其与含水量的对数线性相关；土钉的存在,改变了边坡的应力分布,面板土压力的大小是基本是Rankine经验公式计算值的0.6倍。(4)基于大型有限元计算软件ADINA对试验模型进行数值仿真模拟分析,由计算结果与实测结果分析得到以下结论：模拟计算得到的土钉轴力、边坡位移与试验实测数据相吻合,说明本文的有限元模型是正确的,所以运用有限元软件来模拟计算实际工程,具有较高的应用价值。
李健[10]2014年在《汉中地区膨胀土工程特性及其滑坡变形机理基研究》文中进行了进一步梳理膨胀土作为一种特殊性质的土体,具有随着含水量不断变化表现出显着的吸水膨胀、失水收缩、浸水后承载力较大幅度衰减的特征。这些有别于其它类别土体的工程地质特性,使得其所组成的路堑边坡也呈现出特定的稳定性能。论文以十天高速陕西汉中勉县境内的武侯服务区附近膨胀土路堑边坡为研究对象,采用室内试验、理论分析、计算程序开发以及数值模拟等综合手段,较为深入的掌握了该地区膨胀土的基本特性,进而开展了考虑裂隙影响的降雨诱发膨胀土滑坡变形机理、预警性降雨阈值以及膨胀土滑坡防护措施的研究工作,取得了以下几个方面的研究成果和主要认识：(1)通过瞬态水力特性循环试验,得到了不同水力路径条件下汉中地区膨胀土的土-水特征函数曲线(SWCC),并基于该曲线数据推导得到了相应的渗透系数特征函数曲线(HCF)。试验结果表明,处于不同水力路径进程中的同一类型膨胀土,会呈现出差异明显的水力学特性,也即具有明显的“滞后效应”。从微观结构入手,探究了孔隙水赋存及渗流形式,揭示了非饱和膨胀土的“滞后效应”机理。(2)基于不同水力路径下不同含水量时的膨胀土抗剪强度试验结果表明,当土体由饱和状态进入非饱和状态后,所产生的基质吸力会对土体强度的提升产生积极影响。这种强度贡献形式,主要表现为通过转化为土体粘聚力的形式来实现。但不能就此认为膨胀土基质吸力越大或含水量越低,其强度会相应的持续加大。因为在其含水量的正常变动范围内,由于基质吸力贡献作用而存在一个强度峰值。通过对研究区饱和膨胀土样本进行固结试验,掌握了该地区饱和膨胀土在不同加载条件下的固结变形特征,得到了相应的固结变形模型方程,并将膨胀土排水固结变形情况予以程序实现。按照土样采集时所处的应力环境进行加载偏应力路径设置,完成了六级加载条件下的叁轴蠕变试验。在试验数据分析的基础上提出了相应的蠕变模型方程。结合固结变形与蠕变变形模型方程,对膨胀土流变特性进行描述。(3)根据汉中地区膨胀土的XRD图谱,确定了其产生胀缩特性的主要亲水性矿物组份和含量,并通过微观结构扫描手段,确定了含水量变化时,土体矿物产生物化反应及土体颗粒排列与接触形式(面-面、点-面以及点-点叁种形式)的规律。为了进一步分析非饱和膨胀土裂隙发育特征,基于Otsu理论的图像分割算法编写了裂隙识别程序,提出了可用于描述裂隙率与含水量的经验型函数关系式。(4)利用裂隙均布理论以及本文所得的裂隙率与含水量经验型函数关系式,通过数值模拟手段,对不同裂隙发育状况下的汉中地区膨胀土路堑边坡,进行了雨水入渗时坡体变形发展规律及潜在滑坡形态等方面的研究。较为深入的认识了降雨诱发膨胀土滑坡的机理。在此基础上,综合考虑蒸发进程、降雨持时以及降雨强度等因素的影响,提出了适用于汉中地区降雨诱发滑坡的预警性降雨阈值的经验公式。(5)针对研究区雨水作用下含裂隙膨胀土路堑边坡的工程特性,提出了锚杆框架梁式滑坡防治结构体系,并重点进行了相应的优化设计分析。
参考文献：
[1]. 非饱和膨胀土强度和变形特性的研究[D]. 韩华强. 南京水利科学研究院. 2003
[2]. 非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D]. 袁俊平. 河海大学. 2003
[3]. 膨胀土湿热耦合性状与路堑边坡防护机理研究[D]. 李雄威. 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）. 2008
[4]. 非饱和膨胀土增湿变形和增湿强度的试验研究[D]. 李振. 西北农林科技大学. 2006
[5]. 膨胀土非线性流变特性试验研究[D]. 马千里. 中南林业科技大学. 2011
[6]. 非饱和红粘土抗剪强度特性研究及其应用[D]. 曾志姣. 中南大学. 2008
[7]. 宁明非饱和膨胀土强度特性试验研究[D]. 张锐. 长沙理工大学. 2005
[8]. 膨胀土边坡浅层失稳机理及土工格栅加固处理研究[D]. 丁金华. 浙江大学. 2014
[9]. 降雨条件下膨胀土与土钉支护结构相互作用研究[D]. 李建华. 湖南工业大学. 2010
[10]. 汉中地区膨胀土工程特性及其滑坡变形机理基研究[D]. 李健. 西南交通大学. 2014
标签：建筑科学与工程论文; 膨胀土论文; 最优含水量论文; 边坡防护论文; 剪切试验论文; 应力应变曲线论文; 剪切变形论文; 剪切强度论文; 应力集中论文; 应力状态论文; 降雨强度论文; 机理分析论文; 压缩强度论文; 饱和温度论文;