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《长沙理工大学》 2007年
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膨胀土干湿循环开裂特性及路堑边坡开裂演化过程研究

高志朋  
【摘要】: 膨胀土是一种因自然气候的干湿交替作用而发生体积显著膨胀收缩、强度剧烈衰减而导致工程破坏且含有较多膨胀性粘土矿物成份的非饱和土。膨胀土路基边坡失稳破坏是膨胀土地区公路修筑的主要技术难题。除了物质成分及土质内因外,自然气候的干湿循环作用导致的路基边坡土体开裂和降雨入渗引起的边坡浅层滑动是造成边坡失稳破坏的主要原因。因此,研究膨胀土路基边坡在自然气候影响下的收缩开裂特性具有非常实际的意义。为此,本文以广西南宁—友谊关高速公路的建设为背景,开展了膨胀土路基边坡的开裂特性研究。 首先从成因类型、分布特征以及微观结构方面分析了宁明膨胀土的土性特征,结合膨胀土胀缩开裂机理的分析,考虑到自然气候的干湿交替作用是导致膨胀土路基边坡开裂的主要影响因素,本文设计并开展了模拟实际工况下的膨胀土试样的干湿循环开裂试验。获得了膨胀土的开裂含水量与初始含水量之间的关系,并且发现含水量变化和干湿循环作用对膨胀土土体开裂有明显的控制作用。 在此基础上,通过对广西南友路试验路堤现场含水量观测资料的整理分析,获得了在自然气候作用下,膨胀土路堤边坡含水量的变化规律,广西南友路膨胀土边坡的大气影响深度范围,以及膨胀土填料的含水量变化幅度。结合广西南友路膨胀土路基工程的实际,提出了膨胀土路堑边坡开裂的有限元分析方法,利用ANSYS的热分析功能,结合单元的生死技术模拟边坡土体因含水量的散失而产生收缩开裂及其裂缝发展的过程。获得了膨胀土路基边坡在自然干燥过程中产生收缩开裂及其裂缝发展的规律,计算结果与工程实际较为吻合。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U416.167

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