冬灌区有限补水条件下压实黄土的冻融效应

发布时间：2020-07-01 06:29

【摘要】：宁夏东南部是黄土高原的一部分,被大量黄土所覆盖。宁夏冬季严寒,冬灌后地下水埋藏浅,黄土的毛细水上升高度大、含水率高、冻胀性强,路堤、渠道和蓄水库等众多压实黄土岸坡工程冻害严重,迫切要求压实黄土反复冻融效应的研究。如何通过改善压实黄土的内在因素,减小冻融对压实黄土的影响,成为当今学者研究的热点。目前关于含水率w、干密度pd对宁夏压实黄土的结构和力学性能的研究有很多,但以饱和度、压实度为影响因素的研究还较少,在不同冻融循环次数下的影响变化规律还不十分明确。因此,针对宁夏压实黄土岸坡的冻害问题开展研究,探索饱和度和压实度对宁夏压实黄土冻融变形和力学性能的作用规律,揭示冻害机制,提出冻害防治对策,是十分必要的。为探索宁夏压实度黄土毛细水上升区的饱和度分布,应用竖管法研究了不同压实度黄土的毛细水迁移规律。结合宁夏当地气候和黄土的区域特点,以压实度和饱和度为因素,设计正交试验方案,应用维持饱和度不变的一维单向冻融试验方法,研究了压实黄土在有限补水条件下的冻胀和融沉特性,进一步结合力学试验,分析压实黄土岸坡冻害的主导因素及机理。分析压实黄土的饱和度分布规律,冻胀融沉规律,以及冻融对力学性能的作用规律,考察因素效应的显著性,建立显著的关系模型。研究结果表明:(1)毛细水上升区黄土的稳态含水率或饱和度沿高度逐渐减小,压实度对稳态含水率的影响显著,对稳态饱和度的影响不显著,可认为稳态饱和度分布与压实度无关。(2)有限补水条件下,压实黄土的冻胀率和融沉系数均随冻融循环次数的增加而增大,二者与冻融循环次数呈双曲线关系,约12次趋于稳定,且冻融循环效应随压实度或饱和度的增大而提高。(3)冻融使黄土的压缩性增大,压缩性随冻融循环次数的增大逐渐增大。压实度和饱和度对压实黄土的压缩变形影响非常显著,饱和度的影响大于压实度的影响。压缩系数增量达到稳定的冻融循环次数与饱和度和压实度有关。(4)有限补水条件下,压实黄土的黏聚力和内摩擦角均随冻融循环次数的增加而减小,二者增量的绝对值与冻融循环次数呈双曲线关系。黏聚力随压实度的增大而逐渐增大,随饱和度的增大而逐渐减小;摩擦角增量的绝对值随压实度的增加而增加,随饱和度的增大而增大。
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU444
【图文】：

冻害,宁夏,渠道

逡逑表１－１宁夏最大季节性冻结深度逡逑逦最大冻结深度／ｃｍ逡逑山逦１０４逡逑逦１０３逡逑逦１０５逡逑逦１３７逡逑逦１１４逡逑冻土区构筑物的主要病害之一。张国军等对宁夏渠道冻冬灌使地下水埋藏浅，毛细水上升高度大，土的冻胀性强的关键因素，冻害是宁夏渠道的主要病害【６－８］。冻融引起形，致使支护结构隆起、开裂、滑塌，甚至边坡失稳。宁成当年就因冻融产生岸坡滑移，衬砌隆起达１０．０ｃｍ余。衬砌开裂、隆起、滑落有许多渠道工程，虽带病工作，冻害措施中花费较高。己有压实黄土岸坡冻害严重，大量。逡逑

黄土,土样

第二章试验材料及方案设计逡逑２．１试验材料逡逑试验用土样取自宁夏同心县，如图２－］。环刀法测得黄土天然密度为／＾１．５６ｇ／ｃｍ３；烘干法测逡逑得含水率为ｗ邋＝１２．２％；比重瓶法测得土粒相对密度忒＝２．７２；液塑限联合测定法测得塑限逡逑ｗ；尸１５．０％，液限ｗ尸２７．２％，塑性指数ｉｐ＝１２．２；击实法测得最大干密度ｐｄｎａｘ＝１．７２ｇ／ｃｍ３，最优含水逡逑率ｗｎ；；Ｈ６．０％。ＸＲＦ分析显示其主要氧化物为Ｓｉ０２、ＮａｉＯ、ＣａＯ、Ａｈ0３、Ｆｅ２0３、ＭｇＯ、Ｋ２Ｃ＾ａＰ２０５，逡逑及少量的ＴｉＣｈ、Ｓ０３、Ｃｌ和ＭｎＯ等，如表２－１所示。ＸＲＤ分析显示其主要矿物为石英、方解石、逡逑Ｎａ２ＡｈＳｉ５０１４和云母，如图２－２所示。筛析法测得粒径分布见图２－３，主要为０．０７５ｍｍ？０．００５ｍｍ的粉逡逑粒，占８１．３％，黏粒含量较少，为１３．９％，其余为砂粒，为４．８％。黄土颗粒的ＳＥＭ微观形貌如图２－４逡逑所示，形态以粒状为主，或棱角，或椭圆，表面微凸，较粗的粉粒表面粘附着细小的粘粒或胶粒，逡逑粒径小于５ｕｉｎ的粘粒很少。逡逑图２－１黄土土样逡逑逦表２－１黄土的主要化学成分／％逦逡逑Ｓｉ０２逦Ｎａ２Ｑ逦ＣａＱ逦Ａ１２０３逦Ｆｅ

【参考文献】