基于吸应力的黄土非饱和湿陷量计算方法与应用

发布时间：2020-10-15 08:59

　　 黄土是具有湿陷性的特殊土,黄土湿陷系数是通过实验获得的天然含水率与饱和含水率之间的湿陷量除以试样厚度计算的。而事实上,随着含水率的增大,即使未达到饱和含水率,同样会发生湿陷,即黄土非饱和湿陷,而且非饱和湿陷现象也很普遍。目前对黄土非饱和湿陷的力学机制及计算方法研究尚不够深入。本次以甘肃省永靖县黑方台地区为例,对4个不同位置黄土取样,在室内常规湿陷试验、TRIM试验的基础上,引入吸应力概念,探索了湿陷变形与吸应力之间的响应关系,建立了黄土非饱和湿陷变形计算方法,并应用于黑方台地区,模拟验证了灌溉引起的湿陷变形历史,预测了未来发展趋势。取得的主要成果如下:(1)查明了黑方台地区地面沉降的成因。黄土具有大孔隙结构和水敏性是产生湿陷沉降的内在原因;长期灌溉引起包气带黄土含水率增大和地下水位上升是诱发因素;研究区严重的地面沉降是长期灌溉条件下,地下水位上升引起的黄土饱和湿陷与包气带含水率增大引起的黄土非饱和湿陷共同作用的结果。(2)揭示了基于吸应力的黄土湿陷力学机制。引入TRIM试验仪器和卢宁吸应力的概念,通过大量黄土非饱和特性测试,建立了研究区黄土土-水特征曲线,获得了增湿和脱湿条件下的吸应力函数及渗透系数函数;随着黄土含水率增大,吸应力锐减、渗透系数锐增,是黄土水敏性和导致湿陷的本质;黄土吸应力随着黄土初始含水率的增大而减小,黄土的初始含水率越小,黄土的吸应力越大,黄土的湿陷潜力越大。(3)提出了黄土非饱和湿陷量计算方法。在系统分析以往黄土饱和湿陷和非饱和湿陷研究的基础上,引入基于吸引力的非饱和土力学理论,结合研究区黄土湿陷试验和TRIM试验数据,分析了黄土湿陷变形与吸应力之间的响应关系,确定了黄土非饱和湿陷变形计算的关键参数,建立了面向不同含水率变化区间的黄土非饱和湿陷变形计算方法。(4)应用该计算方法,模拟了研究区计算点灌溉产生的总湿陷沉降量为2.72m,其中非饱和湿陷量为0.92m,占总湿陷量的33.8%;预测了若研究区地下水位升高5m,将会发生0.3m的湿陷沉降,还有0.6m的湿陷潜力。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU475.3
【部分图文】：

技术路线图

水窖变水塔

黑方台黄土湿陷变形速率分级图
【参考文献】

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1 文宝萍;余志山;黎志恒;冯传煌;徐秀娟;闫亚景;;灌溉条件下黑方台黄土湿陷特征及其内在机理[J];兰州大学学报(自然科学版);2015年06期

2 陈阳;李喜安;黄润秋;黄磊;李林翠;洪勃;刘振山;蔡玮彬;;影响黄土湿陷性因素的微观试验研究[J];工程地质学报;2015年04期

3 戚国庆;黄润秋;;基质吸力变化引起的体积应变研究[J];工程地质学报;2015年03期

4 贾银虎;马佳;高明尚;;黄土湿陷性影响因素分析与机理探讨[J];煤炭与化工;2014年08期

5 周跃峰;谭国焕;甄伟文;许领;;入渗诱发黄土滑坡的力学机制[J];岩土力学;2013年11期

6 员康锋;宿钟鸣;孙志杰;;非饱和黄土吸力与抗剪强度的试验研究[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2013年05期

7 邵生俊;杨春鸣;马秀婷;陆斯;;黄土的独立物性指标及其与湿陷性参数的相关性分析[J];岩土力学;2013年S2期

8 孙萍萍;张茂省;朱立峰;薛强;胡炜;;黄土湿陷典型案例及相关问题[J];地质通报;2013年06期

9 李涛;刘波;杨伟红;黄佩格;周妍;;基质吸力对重塑红黏土抗剪强度影响的试验研究[J];中国矿业大学学报;2013年03期

10 周葆春;张彦钧;冯冬冬;汤致松;马全国;;荆门非饱和压实膨胀土的吸力特征及其本构方程[J];岩石力学与工程学报;2013年02期

本文编号：2841966