降雨入渗下黄土地基渗流规律与湿陷特征研究

发布时间：2020-03-29 13:50

【摘要】：湿陷性黄土地基对水的敏感性很强,尤其是长时间的降雨会致使基质吸力发生明显变化,引起土体抗剪强度的衰减,从而导致地基灾害。因此研究持续降雨作用下黄土地基中的渗透性和湿陷性,不仅对地基稳定等实际工程问题具有重要的指导意义,而且还能有效的减少灾害的发生和经济财产的损失。本文采用物理试验与数值试验相结合的方法。通过物理试验,探究了重塑和原状黄土地基渗流规律,并验证了降雨入渗数值模拟的关键要素(参数、边界、流程)。应用水文统计的方法,得出西安市连阴雨降雨特征与不同重现期下的降雨总量,将此作为边界条件,并对已有资料进行挖掘,应用数值模拟分析不同实测的土水特征曲线、渗透系数等对地基渗流场的影响。在此基础上,基于简化的黄土湿陷变形模型,应用有限元软件进行二次开发,分析了黄土地基的湿陷变形。论文的主要内容和结论如下:(1)应用自行设计的工具,对SWR土壤水分传感器进行标定,总结出了室内标定SWR传感器的方法并得出三次标定关系式;自行设计了一套大尺寸室内积水入渗装置进行试验,探讨重塑黄土地基渗流规律,发现含水率随时间呈现先增加然后降低再趋于平稳状态,湿润锋运移速率随着运移距离的增大而减小,顶部的土体接近饱和状态,而下部的饱和度较小。(2)应用SEEP/W模拟现场浸水试验,探讨原状黄土地基入渗规律:浸水过程中,浸润线形状始终近似为对称分布的“喇叭形”,停止供水后,浸润范围主要发生在下部地基内。应用ABAQUS平台进行二次开发,将黄土湿陷变形模型应用于数值模拟中,得出黄土湿陷变形规律,并与实测结果对比发现:变形随深度增加而减小,湿陷主要发生在上部区域,且减小速率快,湿陷变形从试坑中心向试坑外方向逐渐减小,由此验证了所开发的程序用来模拟湿陷变形的可行性与合理性。(3)对西安市1981年～2015年的实测日降雨量进行统计分析,发现西安市连阴雨降雨天数分布在4～12天,平均降雨天数为5.6天,降雨总量分布在20.3～186.7mm,平均降雨总量为71.6mm;应用水文频率分析计算软件,采用计算机优化适线法绘制出的皮尔逊Ⅲ型频率曲线,通过曲线得到了西安市不同重现期下的连阴雨降雨总量。(4)针对实际工程中处理后的黄土地基,根据不同重现期下的连阴雨,利用SEEP/W进行降雨入渗计算,分析出了能够反映实际情况的不同降雨量、降雨持续时间、土水特征曲线、渗透系数和不同地基处理深度对降雨过程中地基渗流场变化均有不同程度的影响。降雨结束时,地基表面的变形大于处理后地基表面的变形。对于地基表面,靠近基坑一侧的变形小于远离基坑一侧;对于处理后地基表面,基坑角处的变形大于远离基坑角处的变形。
【图文】：

灾害事故,地基稳定性,地基,基质吸力

（c）图 1-1 地基灾害事故Fig.1-1 Foundation disaster accident，降雨形成的水分是影响地基稳定性的重要因素，湿陷性黄土，特别是长期降雨会导致基质吸力的显著变化，从而导致土体的地基灾害。因此为了研究湿陷性黄土地基的稳定性，对降。基不能满足建筑物对地基的要求时，需要对地基进行处理。持过处理后的地基渗透到其下部，从而诱发湿陷变形，是值得雨作用下黄土地基的渗透性和湿陷性具有非常重要的理论意仅对持续降雨下的地基稳定等实际工程问题具有重要的指导灾害的发生和经济财产的损失。究现状研究现状

条纹,天然密度,土样,渗透试验

土柱试验广泛应用在岩土、水利、环境等研究领域，在岩土工程中，应用土柱试验在试验室内模拟地基土壤中水分运移情况，能达到方便且连续监测的效果。扰动土柱水分入渗试验，主要是研究现场的原状土取回试验室后，按一定要求配制塑土柱中的水分运移转化规律。一般而言，试验当中采用的扰动土样多为小型的，大扰动土样非常少，这是因为大型土样存在成本高、制样复杂等因素制约。本章将设计大型扰动土柱试验，模拟黄土地基，并对试验过程和实测数据进行分析，结合数值模拟究降雨后形成积水情况下水分在重塑黄土地基中的运移规律。2.1 试验土样.1.1 取样试验土样取自陕西省西安市公园南路和长鸣路之间某一工地上（图 2-1），分别取土和重塑土（东经 109°1′40.85″，北纬 34°14′6.84″），该土样为 Q3eol黄土，整体呈现色，少量为褐色，土质较均匀，针状孔隙发育，可见大孔、虫孔，，局部见白色钙质条纹少量蜗牛壳碎片。压缩系数平均值 a1-2=0.25MPa-1，整体为中压缩性土，局部是高压土；湿陷系数平均值s=0.074，湿陷性强烈。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU444

【相似文献】