文档介绍：摘要本文以国家自然科学基金课题“∩希通过非饱和土的结构特征试验、潜ズ屯辽甘匝椤⒎潜ズ屯寥崾匝椤⒀顾跏匝椤数值模拟等手段,对非饱和土弹塑性模型进行理论和试验研究工作,主要取得了以下成治隽朔潜ズ团蛘屯恋慕峁固匦裕ü喙亟峁故匝榻沂九蛘屯料腹劢峁沟谋浠对宏观力学特性的影响,并用细观结构刻画解释分析宏观力学现象。潜ズ团蛘屯辽甘匝榻峁砻鳎翰煌αψ刺拢潜ズ团蛘屯帘ズ投鹊谋浠是引起渗透系数改变的主要原因。在试验基础上得到非饱和土的渗透系数是吸力以及固结压力的函数。非饱和膨胀土的渗透系数随饱和度的增加而增大,随干密度的增加而减诨谇叭颂岢龅姆潜ズ屯恋苄阅P偷幕∩希肫骄凉羌苡αΦ母拍睿改进了耦合水力特性的非饱和土本构模型。通过相关试验结果验证表明:该模型能较好预测不同应力作用下非饱和土的变形,并能计算刻画出剪切过程中饱和度的变化。菽P脱芯砍晒捎肞分析软件,引入非饱和土本构模型参数,通过模拟降雨一饱和度变化一强度变化这一过程对非饱和土边坡进行稳定分析。计算分析降雨入渗过程中土体饱和度上升吭黾和强度下降对边坡稳定性的影响。分析结果表明:该方法能较好地对降雨条件下的非饱和土边坡进行稳定性分析,从而为实际工程中膨胀土边坡设计与分析提供了新的研究方法。关键词:非饱和土;膨胀土;弹塑性模型;水力特性;边坡稳定果:小。
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第一章绪论研究背景非饱和土力学的研究现状非饱和土广泛存在于岩土工程当中,在地基工程、边坡工程以及涵洞工程中尤为常见。土坝的建造与运行,环境条件变化情况下的天然土坡、竖直挖方的边坡稳定,膨胀土造成的地面隆起以及湿陷性土中的许多问题均涉及到非饱和土的相关理论。而非饱和土本身具有气、液相共存性,其孔隙水压力相对于孔隙气压力而言是负值,相的增加,使得非饱和土的物理形态、有效应力原理、渗透性、应力应变关系、变形与固结、抗剪强度、孔隙压力及其他有关方面都较饱和土要复杂的多。在工程应用中,非饱和土存在的广泛性使得非饱和土力学成为现代土力学的重要研究内容和攻坚任务之一,但目前国内外学者对非饱和土特性的认识与研究还处于探索阶段,其研究成果与实际应用还有一段距离,因而对非饱和膨胀土的研究具有非常重要的现实意义与前瞻性。自芯糠潜ズ屯林械纳魉闫穑潜ズ屯恋难芯恳延嗄甑睦贰9内外学者在实验、理论和数值分析方面都做了大量的研究工作,积累了一定的经验,归纳如下:.翁幕非饱和土与饱和土的根本区别在于孔隙中存在着气体以及气、水与土骨架三相之间的复杂界面现象。可见气相的存在是导致非饱和土土性复杂的主要原因,气相及水相的各种存在形态,以及受力后气、水在土骨架中的运移规律,必将对力学性质产生重大的影响,因此气/水形态是研究非饱和土力学性质的前提。最早将非饱和土分为三个阶段:高饱和度时空气以封闭气泡的形式存在于孔隙水中,称之为封闭阶段;低饱和度时气体存在于土体内部的通道上,而水则以透镜体形式包围颗粒的接触点,或以气水弯液面形式包围颗粒接触点,故称为透镜体阶段;以上两个阶段之间称之为过渡阶段。瓽】以饱和度大小为依据,将非饱和土分为:具有连续气相的非饱和土,其饱和度通常小于%;具有封闭气泡的非饱和土,其饱和度通常大于%;饱和度在%至%之间时,出现介于连续气相与封闭气泡之间的过渡状态。俞培基、陈愈炯【根据土的饱和度不同,将非饱和土划分为水封闭、双敞开和气封第一章绪论,‘
闭三个阶段。并用高柱法、水渗透试验和击实实验求得三种状态分界饱和度的约值。包承纲【慷匝故捣潜ズ屯烈榔浜康牟煌岢隽似嗟耐耆ā⒉糠至ā⒛部连通和完全封闭四种状态,并以吸力试验、气渗性试验来验证上述划分的合理性,同时进行非饱和土的孔压消散试验来解释气/水的运移规律。,将吸力与土的抗剪强度联系起来也得到了类似的划分。上世纪末到本世纪初,国内土力学界结合非饱和土有效应力原理的讨论,对气水形态和吸力的本质问题进行研究,汤连生和王思敬将非饱和土按其含水状态划分为悬挂状非饱和土、索状非饱和土和弧立空气非饱和土三种形态。.饰Φ牧坎二十世纪初,土中吸力的概念首先在土壤学科中得到认识与发展。几十年来,各国学者在非饱和土基质吸力的性质与测试方法方面进行了大量的研究工作,取得了一定的进展,但由于非饱和土吸力变化规律的复杂性以及影响因素的多样性,始终没有合适于工程应用的测试方法。基质吸力测量方法分为直接测量法和间接测量法。负孔隙水压力用直接法测量,孔隙气压力一般大于现场大气压力,孔隙气压减去负孔隙水压即为基质吸力。一般采用高迸气值的陶土板直接量测负孔隙水压力,用于直接测量负孔隙水压力的设备是张力计和轴平移装置,张力计可以运用于野外,是利用高进气值陶土板作为测量系统和负孔隙水