干湿循环作用下榆中黄土路基变形特性试验研究
发布时间：2021-08-09 12:36
干湿循环作用是影响黄土路基变形的重要因素之一,路基在实际使用运营中受大气中的降雨与蒸发的循环反复作用,引发路基结构产生下沉、塌陷以及边坡冲刷等病害问题。本文以榆中地区实际路基工程为背景,通过对榆中地区黄土取样进行室内试验,探究该地区黄土的物理力学性质,并依托实际工程对黄土进行改良,根据试验探究改良后黄土的物理力学性质,为后续室内模型试验奠定基础;采用缩尺模型的方法在室内建立路基模型进行室内模型试验,研究干湿循环作用对路基的变形特性影响,得到了相关结论。本文的主要内容与结论包括:（1）对榆中地区原状黄土及重塑黄土进行室内物理力学特性试验,得到该地区黄土的含水率、密度、液塑限等物理性质指标的变化规律,通过常规三轴剪切试验得到不同压实度条件下重塑土样的力学性能指标,分析了粘聚力和内摩擦角随着压实度的变化规律,为后续模型试验提供了理论基础;（2）依据实际工程要求,采用掺入比为5%的石灰对黄土进行改良,对改良后土样进行室内试验,得到改良黄土的物理性质指标,并且对改良黄土在不同压实条件下的压缩特性与抗剪强度变化规律进行分析总结;（3）依据相似理论,设计并制作室内模型试验,以榆中地区降雨情况设计降雨...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
黄土分布图
捎诮涤旯?讨杏甑蔚闹苯踊鞔蜃饔茫??量帕４勇坊?撂灞砻娼ζ穑?使路基边坡的表土结构发生破坏，此阶段是径流侵蚀冲刷的基础，并为产生径流和层状侵蚀创造条件；第二阶段是水流的冲蚀阶段，水流汇聚成一条条小溪以侵蚀边坡坡面，当降雨持续进行时，路基土体表面所累积的水流将持续侵蚀路基边坡，此时在路基表面形成纹沟并逐渐发展为冲沟，随着降雨作用对路基土体的侵蚀作用加剧，冲沟也不断变深变宽，最终造成各种形式的破坏，例如沉陷和滑坡等。2.2.2降雨入渗的物理过程土含水率剖面是指沿深度描述土壤含水量变化的曲线。图2.1显示了地表的积水经过一定时间后干土的典型土含水率剖面图，该图描述了土壤水分含量在积水情况下沿深度的分布。1944~1945年，Colaman（科尔曼）和Bodman（贝德曼）两位工程师对地表在积水条件下干土含水率垂直渗入的问题展开研究，并划分了土壤的入渗剖面，土壤入渗剖面包括饱和带、过渡带、传导层以及湿润层四部分，其中饱和带较薄，过渡带厚度适中，且随着深度下降过渡带含水率有明显的下降趋势，传导层厚度较大，并且该层土体的含水率处于较均匀的状态，湿润层厚度较薄，并且随着深度的增大土体含水率骤减直至初始含水率值，湿润层的前端较为尖锐的部分称为湿润锋[37]。图2.1积水条件下典型含水率剖面图图2.2所示为积水时含水率随时间变化的曲线图，由图中可以看出随着降雨的持续进行，雨水渗透进入土体的深度也逐渐增加，最终曲线均趋于平缓的态势。Horton对于该过程进行如下阐释：在降雨早期雨水累积在路基土体表面形成积水，此时由于土体含
干湿循环作用下榆中黄土路基变形特性试验研究-10-图2.3降雨入渗过程如图2.4所示，降雨的入渗过程可分为三个阶段：（1）渗润阶段。该阶段的土体入渗能力强，故雨水入渗量也较多，而随着降雨的持续进行雨水的入渗率也急剧下降；（2）渗漏阶段。此过程中土体的入渗能力逐渐下降，入渗量也逐渐降低；（3）渗透阶段。此过程中土体入渗能力逐渐稳定，入渗量也下降至最小值。第一阶段第二阶段第三阶段0ftp图2.4降雨入渗三个阶段2.2.3降雨对路基的物理力学作用降雨的入渗过程中土与水产生一定的物理作用，会对路基土体形成破坏作用。对于土水之间所产生的物理作用，可从以下两个方面进行分析：
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘肃省榆中盆地地下水化学演化特征及控制因素[J]. 吕晓立,刘景涛,朱亮,陈玺,李海军. 干旱区资源与环境. 2020(02)
[2]人工模拟降雨条件下泻溜红土坡积体的侵蚀过程和入渗特征[J]. 柴亚凡,周波,吕文强,吴玉锋. 中国水土保持科学. 2019(01)
[3]干湿循环作用下压实黄土强度劣化模型试验研究[J]. 胡长明,袁一力,王雪艳,梅源,刘政. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[4]降雨条件下压实黄土水分入渗规律模型试验研究[J]. 朱才辉,张世斌. 岩土工程学报. 2018(06)
[5]干湿循环下膨胀土基质吸力测定及其对抗剪强度影响试验研究[J]. 吴珺华,杨松. 岩土力学. 2017(03)
[6]重载作用下黄土路基变形特性研究[J]. 马林,张军,赵建斌,孙志杰. 中外公路. 2016(06)
[7]榆中县近42年降水突变及周期变化分析[J]. 潘舟艳,闫丽娟,李广,聂志刚. 甘肃农业大学学报. 2016(06)
[8]干湿循环作用下膨胀土表观胀缩变形特性[J]. 武科,赵闯,张文,吴昊天,王亚君,于雅琳. 哈尔滨工业大学学报. 2016(12)
[9]高填方湿陷性黄土路基变形特性研究[J]. 孙皓,温招. 交通建设与管理. 2014(24)
[10]冲击碾压技术在湿软性黄土路基处理中的试验研究[J]. 宋荣方,张东岭. 科学技术与工程. 2014(12)
博士论文
[1]黄土区土壤水文物理特性及流域产汇流机制变化对植被恢复的响应[D]. 顾朝军.西北农林科技大学 2019
[2]高速公路路面和路基病害检测理论与方法研究[D]. 张全升.中国地质大学（北京） 2007
硕士论文
[1]降雨入渗条件下的水气响应及边坡稳定性分析[D]. 何健.中国地质大学(北京) 2018
[2]大粒径无黏性土石混填路基压实特性研究[D]. 江松.西南交通大学 2018
[3]不同降雨工况下含软弱夹层土坡的稳定性分析及加固技术研究[D]. 马勇.长沙理工大学 2017
[4]降雨入渗及交通荷载作用下路基土体变形特性研究[D]. 王迎迎.华东交通大学 2016
[5]砂土中沉井侧壁摩阻力离心机试验研究[D]. 石聪.西南交通大学 2015
[6]冻层持水性质对寒区冻土保墒的影响研究[D]. 常龙艳.黑龙江大学 2014
[7]干旱环境地表黄土蒸发量及土层水分运动规律研究[D]. 陈晶晶.西安建筑科技大学 2014
[8]降雨诱发的滑坡作用机制研究[D]. 吴仁铣.中南大学 2013
[9]干湿循环下长沙绕城高速公路典型路基土软化特性试验研究[D]. 胡甜.长沙理工大学 2013
[10]黄河淤泥激活、固化及其粘土基胶凝材料的研究[D]. 郭璞.郑州大学 2011
本文编号：3332079
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
黄土分布图
捎诮涤旯?讨杏甑蔚闹苯踊鞔蜃饔茫??量帕４勇坊?撂灞砻娼ζ穑?使路基边坡的表土结构发生破坏，此阶段是径流侵蚀冲刷的基础，并为产生径流和层状侵蚀创造条件；第二阶段是水流的冲蚀阶段，水流汇聚成一条条小溪以侵蚀边坡坡面，当降雨持续进行时，路基土体表面所累积的水流将持续侵蚀路基边坡，此时在路基表面形成纹沟并逐渐发展为冲沟，随着降雨作用对路基土体的侵蚀作用加剧，冲沟也不断变深变宽，最终造成各种形式的破坏，例如沉陷和滑坡等。2.2.2降雨入渗的物理过程土含水率剖面是指沿深度描述土壤含水量变化的曲线。图2.1显示了地表的积水经过一定时间后干土的典型土含水率剖面图，该图描述了土壤水分含量在积水情况下沿深度的分布。1944~1945年，Colaman（科尔曼）和Bodman（贝德曼）两位工程师对地表在积水条件下干土含水率垂直渗入的问题展开研究，并划分了土壤的入渗剖面，土壤入渗剖面包括饱和带、过渡带、传导层以及湿润层四部分，其中饱和带较薄，过渡带厚度适中，且随着深度下降过渡带含水率有明显的下降趋势，传导层厚度较大，并且该层土体的含水率处于较均匀的状态，湿润层厚度较薄，并且随着深度的增大土体含水率骤减直至初始含水率值，湿润层的前端较为尖锐的部分称为湿润锋[37]。图2.1积水条件下典型含水率剖面图图2.2所示为积水时含水率随时间变化的曲线图，由图中可以看出随着降雨的持续进行，雨水渗透进入土体的深度也逐渐增加，最终曲线均趋于平缓的态势。Horton对于该过程进行如下阐释：在降雨早期雨水累积在路基土体表面形成积水，此时由于土体含
干湿循环作用下榆中黄土路基变形特性试验研究-10-图2.3降雨入渗过程如图2.4所示，降雨的入渗过程可分为三个阶段：（1）渗润阶段。该阶段的土体入渗能力强，故雨水入渗量也较多，而随着降雨的持续进行雨水的入渗率也急剧下降；（2）渗漏阶段。此过程中土体的入渗能力逐渐下降，入渗量也逐渐降低；（3）渗透阶段。此过程中土体入渗能力逐渐稳定，入渗量也下降至最小值。第一阶段第二阶段第三阶段0ftp图2.4降雨入渗三个阶段2.2.3降雨对路基的物理力学作用降雨的入渗过程中土与水产生一定的物理作用，会对路基土体形成破坏作用。对于土水之间所产生的物理作用，可从以下两个方面进行分析：
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘肃省榆中盆地地下水化学演化特征及控制因素[J]. 吕晓立,刘景涛,朱亮,陈玺,李海军. 干旱区资源与环境. 2020(02)
[2]人工模拟降雨条件下泻溜红土坡积体的侵蚀过程和入渗特征[J]. 柴亚凡,周波,吕文强,吴玉锋. 中国水土保持科学. 2019(01)
[3]干湿循环作用下压实黄土强度劣化模型试验研究[J]. 胡长明,袁一力,王雪艳,梅源,刘政. 岩石力学与工程学报. 2018(12)
[4]降雨条件下压实黄土水分入渗规律模型试验研究[J]. 朱才辉,张世斌. 岩土工程学报. 2018(06)
[5]干湿循环下膨胀土基质吸力测定及其对抗剪强度影响试验研究[J]. 吴珺华,杨松. 岩土力学. 2017(03)
[6]重载作用下黄土路基变形特性研究[J]. 马林,张军,赵建斌,孙志杰. 中外公路. 2016(06)
[7]榆中县近42年降水突变及周期变化分析[J]. 潘舟艳,闫丽娟,李广,聂志刚. 甘肃农业大学学报. 2016(06)
[8]干湿循环作用下膨胀土表观胀缩变形特性[J]. 武科,赵闯,张文,吴昊天,王亚君,于雅琳. 哈尔滨工业大学学报. 2016(12)
[9]高填方湿陷性黄土路基变形特性研究[J]. 孙皓,温招. 交通建设与管理. 2014(24)
[10]冲击碾压技术在湿软性黄土路基处理中的试验研究[J]. 宋荣方,张东岭. 科学技术与工程. 2014(12)
博士论文
[1]黄土区土壤水文物理特性及流域产汇流机制变化对植被恢复的响应[D]. 顾朝军.西北农林科技大学 2019
[2]高速公路路面和路基病害检测理论与方法研究[D]. 张全升.中国地质大学（北京） 2007
硕士论文
[1]降雨入渗条件下的水气响应及边坡稳定性分析[D]. 何健.中国地质大学(北京) 2018
[2]大粒径无黏性土石混填路基压实特性研究[D]. 江松.西南交通大学 2018
[3]不同降雨工况下含软弱夹层土坡的稳定性分析及加固技术研究[D]. 马勇.长沙理工大学 2017
[4]降雨入渗及交通荷载作用下路基土体变形特性研究[D]. 王迎迎.华东交通大学 2016
[5]砂土中沉井侧壁摩阻力离心机试验研究[D]. 石聪.西南交通大学 2015
[6]冻层持水性质对寒区冻土保墒的影响研究[D]. 常龙艳.黑龙江大学 2014
[7]干旱环境地表黄土蒸发量及土层水分运动规律研究[D]. 陈晶晶.西安建筑科技大学 2014
[8]降雨诱发的滑坡作用机制研究[D]. 吴仁铣.中南大学 2013
[9]干湿循环下长沙绕城高速公路典型路基土软化特性试验研究[D]. 胡甜.长沙理工大学 2013
[10]黄河淤泥激活、固化及其粘土基胶凝材料的研究[D]. 郭璞.郑州大学 2011
本文编号：3332079
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