裂隙黏土的干缩开裂机制与力学特性研究

发布时间：2021-01-12 12:30

　　干燥环境下,土体失水后体积收缩,极易产生干缩开裂,这种现象在自然界黏性土中十分普遍。干缩开裂导致土体中形成裂隙网络,破坏了土体的完整性和均一性,直接改变了黏性土的强度、变形、渗透等土水力学性质。并且近年来全球极端干旱的气候频发,进一步加剧了岩土、环境、地质、水利、农业等多个领域工程灾害的发生,因此有必要深入了解黏性土的干缩开裂机制。通过试验方法研究干缩裂隙往往干扰因素多、且代表性差,而有限元等数值试验方法又难以重现裂隙的发育过程。离散元因具备模拟大变形和材料破坏的优势,在研究裂隙扩展方面得到了广泛应用。本文将利用PFC2D离散元软件模拟干缩裂隙的演化过程,试图从微观角度分析黏性土考虑裂隙蒸发的干缩开裂机制。另外通过双轴压缩离散元试验系统研究了多个裂隙表征参数对裂隙土力学特性的影响,建立了裂隙量化指标与抗剪强度间的定量关系。研究内容主要有以下几个方面:（1）基于前人研究成果,借用热传导理论分析思路,推导出与一维热传导方程相对应的水分迁移模型,结合土颗粒胀缩公式建立水-力耦合离散元模型。经与理论解对比,验证了通过PFC2D热模块模拟水分的运动在一定范围内是可靠的。引入裂隙率R和裂隙总深度H... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

研究技术路线

黏土水分蒸发三阶段示意图

土体蒸发示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]粘性土渗透破坏临界条件推导及试验探讨[J]. 姜伏伟.  地下空间与工程学报. 2017(06)
[2]干湿循环对非饱和膨胀土抗剪强度影响的试验研究[J]. 徐丹,唐朝生,冷挺,李运生,张岩,王侃,施斌.  地学前缘. 2018(01)
[3]边界约束对膨胀土干缩开裂的影响[J]. 袁权,谢锦宇,任柯.  工程地质学报. 2016(04)
[4]干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究[J]. 叶万军,万强,申艳军,杨更社,董西好,王铭.  西安科技大学学报. 2016(04)
[5]膨胀土裂隙发育规律及与抗剪强度的关系研究[J]. 王勇.  湖南交通科技. 2015(03)
[6]膨胀土裂隙面抗剪强度及影响因素试验研究[J]. 黄志全,张瑞旗,张晓丽,王伟.  工业建筑. 2015(09)
[7]重塑膨胀土细观裂隙参数与抗剪强度的关系分析[J]. 李科成,邓璞,罗雪.  公路工程. 2015(01)
[8]流纹岩双轴抗压力学特性及破坏机理研究[J]. 李佳,邓荣贵.  路基工程. 2014(06)
[9]膨胀土裂隙的工程特性研究[J]. 龚壁卫,程展林,胡波,赵亮.  岩土力学. 2014(07)
[10]基于室内试验与数值模拟的膨胀土裂隙对强度影响规律研究[J]. 谭波,郑健龙,张锐.  应用力学学报. 2014(03)

博士论文
[1]膨胀土力学特性研究及边坡稳定性分析[D]. 何鹏.西安理工大学 2018

硕士论文
[1]粘土—裂隙间水量交换试验研究[D]. 宋磊.哈尔滨工业大学 2015
[2]岩体裂纹扩展机制的数值模拟研究[D]. 尹成薇.辽宁工程技术大学 2012



本文编号：2972852