应力和干湿循环作用下膨胀土土-水特征曲线研究
发布时间：2021-02-28 13:04
膨胀土在我国20余个省（市、自治区）都有分布,具有强胀缩性、多裂隙性和超固结性,极易引发工程灾害。天然状态下膨胀土受应力、降雨、蒸发、地下水入渗等环境因素影响,往往处于非饱和状态,含水量的改变会显著影响土体水力-力学性质。土-水特征曲线（Soil-water Characteristic Curve,SWCC）可以反映非饱和土在一定基质吸力下的水力特性,它在分析和预测非饱和土的土-水特性中发挥着重要作用,土-水特征曲线模型也是定量描述和预测土体水分运移的重要基础。本文以南阳弱膨胀土和合肥弱膨胀土为研究对象,分别以覆土压力和干湿循环次数为影响因素,研究分析了不同扰动状态下膨胀土的土-水特征曲线。主要研究内容如下:首先,使用应力相关土-水特征曲线压力板仪,研究不同覆土压力（0、40、100、200kPa）对南阳膨胀土SWCC的影响并建立相应模型,结论如下:（1）试验得到双峰SWCC。膨胀土持水能力随覆土压力的增大而减小,差异性明显。SWCC形态也随覆土压力的变化而变化,其中,较小覆土压力（040kPa）对SWCC形态影响不显著,200kPa覆土压力下双峰SWCC的边界...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 膨胀土基本概况
1.1.1 膨胀土的地域分布
1.1.2 膨胀土的性质和危害
1.1.3 非饱和膨胀土的研究意义
1.2 单/双峰土-水特征曲线
1.2.1 单峰土-水特征曲线基本特性和模型评价
1.2.2 双峰土-水特征曲线基本特性和模型评价
1.3 应力作用下膨胀土土-水特征曲线研究现状
1.3.1 双应力状态变量
1.3.2 应力作用下土-水特征曲线国内外研究进程
1.4 干湿循环作用下膨胀土土-水特征曲线研究现状
1.4.1 干湿循环作用下土-水特征曲线国内外研究进程
1.4.2 土体裂隙的观测技术
1.5 本文主要工作
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究方法
1.5.3 研究意义
1.5.4 技术路线
第2章 应力作用下膨胀土土-水特征曲线试验研究
2.1 供试材料
2.1.1 试样制备与饱和
2.1.2 基本物理指标
2.2 试验仪器
2.2.1 仪器组成部分
2.2.2 仪器工作原理
2.3 试验方案与方法
2.3.1 试验方案
2.3.2 试验方法
2.4 试验结果与分析
2.4.1 应力作用下的双峰土-水特征曲线
2.4.2 应力作用对膨胀土持水特性的影响
2.4.3 应力作用对膨胀土进气值的影响
2.4.4 应力作用对膨胀土孔隙结构的影响
2.5 本章小结
第3章 考虑应力作用的膨胀土土-水特征曲线模型
3.1 模型的建立
3.1.1 饱和体积含水率与覆土压力的关系
3.1.2 SWCC模型
3.2 模型的验证
3.2.1 南阳膨胀土双峰SWCC拟合
3.2.2 覆土压力对拟合参数的影响
3.3 本章小结
第4章 膨胀土的干湿循环和裂隙CT扫描
4.1 供试材料
4.1.1 试样制备
4.1.2 基本物理指标
4.2 干湿循环试验
4.2.1 试验方案
4.2.2 试验方法
4.3 CT扫描及结果
4.3.1 扫描仪器及扫描方法
4.3.2 扫描结果
第5章 膨胀土裂隙定量化研究
5.1 前期CT图像处理
5.2 裂隙体积随干湿循环次数的变化
5.2.1 计算方法
5.2.2 规律分析和模型拟合
5.3 平均裂隙面积随干湿循环次数的变化
5.3.1 计算方法
5.3.2 规律分析和模型拟合
5.4 裂隙内表面积随干湿循环次数的变化
5.4.1 计算方法
5.4.2 规律分析和模型拟合
5.5 每层裂隙面积随试样高度的变化
5.5.1 变化规律
5.5.2 裂隙发育机理分析
5.6 平均裂隙长度和平均裂隙宽度随干湿循环次数的变化
5.7 本章小结
第6章 干湿循环作用下膨胀土土-水特征曲线研究
6.1 试验方案与方法
6.2 试验结果与分析
6.2.1 干湿循环作用下的双峰土-水特征曲线
6.2.2 干湿循环作用对膨胀土持水特性的影响
6.2.3 干湿循环作用对膨胀土进气值和残余值的影响
6.3 考虑干湿循环作用的膨胀土SWCC模型
6.3.1 模型的建立
6.3.2 模型的验证
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与的科研活动及成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Marching Cubes算法的数字岩心建模方法研究[J]. 赵玲,石雪,夏惠芬. 石油机械. 2018(10)
[2]膨胀土干湿循环胀缩裂隙的定量分析[J]. 胡东旭,李贤,周超云,薛乐,刘洪伏,汪时机. 岩土力学. 2018(S1)
[3]考虑净正应力影响的膨胀土土–水特征曲线试验研究[J]. 王晓琪,汪时机,程明书,李贤,周超云,何丙辉. 岩土工程学报. 2018(S1)
[4]膨胀土初始破损与湿干交替耦合作用下的力学行为[J]. 毛新,汪时机,程明书,陈正汉,王晓琪. 岩土力学. 2018(02)
[5]滤纸法测定干湿循环下膨胀土基质吸力变化规律[J]. 吴珺华,杨松. 农业工程学报. 2017(15)
[6]增湿-减湿作用下黄土裂隙演化规律研究[J]. 叶万军,李长清,杨更社,李晓,刘慧. 工程地质学报. 2017(02)
[7]弱胶结结构性软黏土力学特性的试验研究[J]. 陈波,孙德安,高游,李健. 岩土工程学报. 2017(12)
[8]非饱和土双应力变量广义土水特征曲线理论模型构建[J]. 汪时机,程明书,李贤,王晓琪,毛新,杨惠迪. 农业工程学报. 2017(06)
[9]非饱和土双应力变量广义土水特征曲线模型验证[J]. 程明书,李贤,汪时机,王晓琪,胡东旭,胡嫚. 农业工程学报. 2017(06)
[10]不同应力状态下孔隙结构特征对土--水特征曲线的影响[J]. 陈宇龙,黄栋. 工程科学学报. 2017(01)
博士论文
[1]非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D]. 袁俊平.河海大学 2003
硕士论文
[1]考虑微观结构的非饱和土水—力耦合本构模型研究[D]. 王亚南.北京交通大学 2018
[2]非饱和膨胀土裂隙扰动状态变量及其表征函数研究[D]. 胡东旭.西南大学 2018
[3]破损膨胀土的强度表征及双应力变量广义土—水特征曲线[D]. 程明书.西南大学 2017
[4]膨胀土干湿循环试验和超固结性与结构性本构模型研究[D]. 潘柏羽.广西大学 2014
[5]合肥地区非饱和膨胀土的粒度特性和土水特征的研究[D]. 沈梦芬.合肥工业大学 2014
[6]考虑裂隙网络动态发展的裂隙土土水特征曲线研究[D]. 郭凌波.哈尔滨工业大学 2013
[7]医学影像三维可视化Marching Cubes算法研究[D]. 陈卿.电子科技大学 2011
[8]干湿循环下膨胀土裂隙、体变与渗透特性研究[D]. 张家俊.华南理工大学 2010
[9]应力作用下非饱和土土水特征曲线及渗透性研究[D]. 周冬.西安理工大学 2010
[10]土水特征曲线的预测模型研究[D]. 赵丽晓.河海大学 2007
本文编号：3055893
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 膨胀土基本概况
1.1.1 膨胀土的地域分布
1.1.2 膨胀土的性质和危害
1.1.3 非饱和膨胀土的研究意义
1.2 单/双峰土-水特征曲线
1.2.1 单峰土-水特征曲线基本特性和模型评价
1.2.2 双峰土-水特征曲线基本特性和模型评价
1.3 应力作用下膨胀土土-水特征曲线研究现状
1.3.1 双应力状态变量
1.3.2 应力作用下土-水特征曲线国内外研究进程
1.4 干湿循环作用下膨胀土土-水特征曲线研究现状
1.4.1 干湿循环作用下土-水特征曲线国内外研究进程
1.4.2 土体裂隙的观测技术
1.5 本文主要工作
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究方法
1.5.3 研究意义
1.5.4 技术路线
第2章 应力作用下膨胀土土-水特征曲线试验研究
2.1 供试材料
2.1.1 试样制备与饱和
2.1.2 基本物理指标
2.2 试验仪器
2.2.1 仪器组成部分
2.2.2 仪器工作原理
2.3 试验方案与方法
2.3.1 试验方案
2.3.2 试验方法
2.4 试验结果与分析
2.4.1 应力作用下的双峰土-水特征曲线
2.4.2 应力作用对膨胀土持水特性的影响
2.4.3 应力作用对膨胀土进气值的影响
2.4.4 应力作用对膨胀土孔隙结构的影响
2.5 本章小结
第3章 考虑应力作用的膨胀土土-水特征曲线模型
3.1 模型的建立
3.1.1 饱和体积含水率与覆土压力的关系
3.1.2 SWCC模型
3.2 模型的验证
3.2.1 南阳膨胀土双峰SWCC拟合
3.2.2 覆土压力对拟合参数的影响
3.3 本章小结
第4章 膨胀土的干湿循环和裂隙CT扫描
4.1 供试材料
4.1.1 试样制备
4.1.2 基本物理指标
4.2 干湿循环试验
4.2.1 试验方案
4.2.2 试验方法
4.3 CT扫描及结果
4.3.1 扫描仪器及扫描方法
4.3.2 扫描结果
第5章 膨胀土裂隙定量化研究
5.1 前期CT图像处理
5.2 裂隙体积随干湿循环次数的变化
5.2.1 计算方法
5.2.2 规律分析和模型拟合
5.3 平均裂隙面积随干湿循环次数的变化
5.3.1 计算方法
5.3.2 规律分析和模型拟合
5.4 裂隙内表面积随干湿循环次数的变化
5.4.1 计算方法
5.4.2 规律分析和模型拟合
5.5 每层裂隙面积随试样高度的变化
5.5.1 变化规律
5.5.2 裂隙发育机理分析
5.6 平均裂隙长度和平均裂隙宽度随干湿循环次数的变化
5.7 本章小结
第6章 干湿循环作用下膨胀土土-水特征曲线研究
6.1 试验方案与方法
6.2 试验结果与分析
6.2.1 干湿循环作用下的双峰土-水特征曲线
6.2.2 干湿循环作用对膨胀土持水特性的影响
6.2.3 干湿循环作用对膨胀土进气值和残余值的影响
6.3 考虑干湿循环作用的膨胀土SWCC模型
6.3.1 模型的建立
6.3.2 模型的验证
6.4 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间参与的科研活动及成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Marching Cubes算法的数字岩心建模方法研究[J]. 赵玲,石雪,夏惠芬. 石油机械. 2018(10)
[2]膨胀土干湿循环胀缩裂隙的定量分析[J]. 胡东旭,李贤,周超云,薛乐,刘洪伏,汪时机. 岩土力学. 2018(S1)
[3]考虑净正应力影响的膨胀土土–水特征曲线试验研究[J]. 王晓琪,汪时机,程明书,李贤,周超云,何丙辉. 岩土工程学报. 2018(S1)
[4]膨胀土初始破损与湿干交替耦合作用下的力学行为[J]. 毛新,汪时机,程明书,陈正汉,王晓琪. 岩土力学. 2018(02)
[5]滤纸法测定干湿循环下膨胀土基质吸力变化规律[J]. 吴珺华,杨松. 农业工程学报. 2017(15)
[6]增湿-减湿作用下黄土裂隙演化规律研究[J]. 叶万军,李长清,杨更社,李晓,刘慧. 工程地质学报. 2017(02)
[7]弱胶结结构性软黏土力学特性的试验研究[J]. 陈波,孙德安,高游,李健. 岩土工程学报. 2017(12)
[8]非饱和土双应力变量广义土水特征曲线理论模型构建[J]. 汪时机,程明书,李贤,王晓琪,毛新,杨惠迪. 农业工程学报. 2017(06)
[9]非饱和土双应力变量广义土水特征曲线模型验证[J]. 程明书,李贤,汪时机,王晓琪,胡东旭,胡嫚. 农业工程学报. 2017(06)
[10]不同应力状态下孔隙结构特征对土--水特征曲线的影响[J]. 陈宇龙,黄栋. 工程科学学报. 2017(01)
博士论文
[1]非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D]. 袁俊平.河海大学 2003
硕士论文
[1]考虑微观结构的非饱和土水—力耦合本构模型研究[D]. 王亚南.北京交通大学 2018
[2]非饱和膨胀土裂隙扰动状态变量及其表征函数研究[D]. 胡东旭.西南大学 2018
[3]破损膨胀土的强度表征及双应力变量广义土—水特征曲线[D]. 程明书.西南大学 2017
[4]膨胀土干湿循环试验和超固结性与结构性本构模型研究[D]. 潘柏羽.广西大学 2014
[5]合肥地区非饱和膨胀土的粒度特性和土水特征的研究[D]. 沈梦芬.合肥工业大学 2014
[6]考虑裂隙网络动态发展的裂隙土土水特征曲线研究[D]. 郭凌波.哈尔滨工业大学 2013
[7]医学影像三维可视化Marching Cubes算法研究[D]. 陈卿.电子科技大学 2011
[8]干湿循环下膨胀土裂隙、体变与渗透特性研究[D]. 张家俊.华南理工大学 2010
[9]应力作用下非饱和土土水特征曲线及渗透性研究[D]. 周冬.西安理工大学 2010
[10]土水特征曲线的预测模型研究[D]. 赵丽晓.河海大学 2007
本文编号：3055893
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3055893.html
