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《河海大学》 2003年
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非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究

袁俊平  
【摘要】: 本文所进行的研究架构在膨胀土边坡变形与稳定预报的“双链”思想的基础上,认为降雨入渗过程中膨胀土边坡土体的强度折减主要来源于两个方面:一是降雨入渗时边坡土体中土的性状的变化;二是降雨入渗过程中由于土体含水量的增加变化导致边坡吸力降低。本文着重研究前者,将膨胀土的裂隙性作为反映土体性状的主要方面,通过室内试验、现场观测以及数值模拟分析方法,对裂隙的观测手段与定量化描述、浸水愈合特征、裂隙网络渗流特性、裂隙土体强度特性等方面进行了全面系统的试验研究,在此基础上建立膨胀土边坡裂隙网络入渗的数学模型和非饱和裂隙膨胀土固结的数学模型,并应用数学模型对降雨入渗条件下不同裂隙发育状态时膨胀土边坡中水气运移、强度与变形特征进行了有限元数值分析。 首先,在湖北枣阳试验现场,通过手工素描与拍照的方法对膨胀土裂隙进行了观察统计;在室内,利用远距光学显微镜系统对膨胀土裂隙进行了连续拍照观测,建立了非饱和膨胀土的裂隙概化模型。明确了裂隙度的概念,将其作为定量指标对非饱和膨胀土的裂隙发育发展程度进行描述。并采用蒙特卡洛方法研究了非饱和膨胀土的随机裂隙网络的数学模拟与自动生成。 然后,进行了非饱和膨胀土的单向浸水膨胀试验,研究得出了单向浸水条件下非饱和膨胀土的膨胀变形随时间发展的规律。提出了利用膨胀时程曲线计算裂隙周围土体的膨胀变形量来确定裂隙随浸水愈合过程的方法。还进行了不同部位的膨胀土反复剪试验和不同裂隙发育程度的膨胀土三轴剪切试验,研究了膨胀土强度随裂隙度及土体饱和度变化而变化的规律,并提出了相应的拟合经验关系式。 最后,在试验的基础上,发展了非饱和土的有效应力原理,建立了膨胀土边坡裂隙网络入渗的数学模型和非饱和裂隙膨胀土固结的数学模型,并编制了相应的有限元程序USFEM和UCFEM。所建立的数学模型充分考虑了裂隙的渗透、变形与强度特性,可以模拟裂隙在水分入渗过程中逐渐愈合的过程。利用有限元方法对非饱和膨胀土边坡的降雨入渗过程进行了数值模拟研究,全面研究了膨胀土边坡中水气运移、强度与变形特征等。程序结果定量描述了不同裂隙分布、不同裂隙发育程度对膨胀土边坡降雨入渗过程的影响,定量描述了裂隙在降雨入渗时的愈合过程,以及边坡土体强度、边坡稳定性随降雨入渗变化的过程。通过对现场情况数值模拟结果的分析,揭示了非饱和裂隙膨胀土边坡降雨入渗的特点,并据此,对膨胀土边坡工程的设计和施工提出了建议。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TU432

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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6 朱瑞;许金余;白二雷;;基于灰色关联分析的神经网络方法在边坡稳定分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2008年01期
7 李月;刘立;李玉梅;张中兴;梁伟;;地基层状岩石纵波波速与密度相关性试验研究[J];四川建筑科学研究;2009年01期
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7 孔令伟;陈建斌;郭爱国;赵艳林;赵艳林;吕海波;;大气作用下膨胀土边坡的现场响应试验研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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1 陈正汉;;特殊土的细观结构及其演化的CT-三轴试验研究[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
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9 唐益群,林志,赵小云;软土边坡的有限元分析[J];上海地质;2000年04期
10 陈昌彦,王思敬,沈小克;边坡岩体稳定性的人工神经网络预测模型[J];岩土工程学报;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐胜传;陶丽娜;陈谦应;陈赞;;基于Supermap的公路边坡支护设计系统[A];第二届全国公路科技创新高层论坛论文集(下卷)[C];2004年
2 李宁;张鹏;;岩质边坡稳定分析与设计中的几个基本问题[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
3 汪波;朱新实;管勤;;边坡生物防护技术在九华山公路上的应用[A];第二届全国公路科技创新高层论坛论文集(下卷)[C];2004年
4 文孝廉;;营盘山高陡边坡稳定性分析及开采境界挖潜研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
5 张友良;冯夏庭;任伟中;唐新建;;路堑高边坡预应力锚索加固设计[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
6 何云明;吴德伦;;岩质边坡蠕变模型及其蠕变机理研究[A];第八次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2004年
7 敖道朝;陈兵;杨望涛;;岩质边坡生物防护原理及关键技术[A];中国公路学会04’学术年会论文集[C];2004年
8 薛守义;范云;;地震条件下边坡圆弧滑动位移分析[A];矿井建设与岩土工程技术新发展[C];1997年
9 罗华平;;把关河石灰石矿的采矿节能措施[A];1997中国钢铁年会论文集(上)[C];1997年
10 陈昌富;袁玲红;龚晓南;;边坡稳定性评价T-S型模糊神经网络模型[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 伍吉勇、兰朝阳;“一坡一图”多姿多彩[N];中国交通报;2005年
2 吴钰萍 李鹏;用绿色治愈边坡“伤痕”[N];中国花卉报;2004年
3 杨辉柏 杨光华 郭炯 徐艳艳 鄢明民;梦幻湘西天路歌[N];湖南日报;2008年
4 李小平 张利权 张政;土壤生物工程———边坡生态修复的新技术[N];中国环境报;2005年
5 本报记者 郭泽莉;修复边坡生态用对基质很重要[N];中国花卉报;2010年
6 易博文通讯员 黄亮斌;50万平方米边坡实现永久绿化[N];湖南日报;2007年
7 梁沐周 李海湘;20年削坡建房酿成大患[N];地质勘查导报;2010年
8 记者 李克军 通讯员 刘建中 陈远豪;一年多未发生边坡挡墙危害事件[N];深圳特区报;2006年
9 吴敏;六岳高速:“悄然”挺进大别山[N];中国交通报;2005年
10 白树民;边坡绿色防护有创意[N];科技日报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 袁俊平;非饱和膨胀土的裂隙概化模型与边坡稳定研究[D];河海大学;2003年
2 包惠明;基于RS理论的岩质路堑边坡稳定性研究[D];长安大学;2003年
3 陈昌富;仿生算法及其在边坡和基坑工程中的应用[D];湖南大学;2001年
4 傅鹤林;块裂岩质边坡稳定性理论分析模型及工程应用研究[D];中南大学;2000年
5 赵文;荷载作用下高陡边坡岩体力学行为及桥基位置确定方法研究[D];西南交通大学;2005年
6 陈学平;湖北沪蓉西高速公路护坡植被重建研究[D];北京林业大学;2009年
7 唐树名;碎裂结构岩体路堑边坡锚固机理分析及其应用研究[D];重庆大学;2003年
8 刘沐宇;基于范例推理的边坡稳定性智能评价方法研究[D];武汉理工大学;2002年
9 李家春;公路边坡降雨灾害评价方法与指标研究[D];长安大学;2005年
10 朱苦竹;边坡与隧道相互作用分析及数学二次规划法应用[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 严西华;黄土高路堑边坡稳定性分析[D];长安大学;2001年
2 周晓东;乌龙泉矿原始边坡爆破及其参数优化的研究[D];武汉科技大学;2004年
3 习小华;勉宁高速公路岩质边坡稳定性分析与评价[D];西安科技大学;2004年
4 张宇明;基于GIS技术的边坡地质灾害预测评价系统的研究及其应用[D];大连理工大学;2005年
5 杨明;路堑类土质边坡锚固技术研究[D];西南交通大学;2002年
6 易志宏;应力重塑方法在开挖边坡治理中的应用研究[D];合肥工业大学;2004年
7 曾军;公路建设中的边坡治理[D];天津大学;2004年
8 毛生海;考虑渗流作用的边坡稳定性分析[D];辽宁工程技术大学;2005年
9 姜媛媛;饱和—非饱和渗流影响下非连续性岩体边坡稳定分析方法研究[D];河海大学;2005年
10 黄柳云;深基坑边坡破坏机理的室内模拟试验研究[D];广西大学;2002年
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