大氣作用下非飽和黃土路基濕度變化及影響因素研究.pdf

1、本文主要以西北地區(qū)的黃土路基為研究對(duì)象，以夏秋季節(jié)，大氣作用下的降雨—蒸發(fā)作用對(duì)路基濕度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及變形的循環(huán)作用機(jī)理為研究目的；采用室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)、人工填筑模型試驗(yàn)以及有限元數(shù)值分析等多種研究方法，詳實(shí)展開了降雨—蒸發(fā)循環(huán)作用下非飽和黃土路基土體含水率、溫度、孔隙水壓力以及變形的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律和穩(wěn)定性研究；并對(duì)不同大氣作用下，路基土體濕度場(chǎng)、溫度場(chǎng)以及橫向變形的變化規(guī)律和影響因素進(jìn)行分析。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　首先，總

2、結(jié)了現(xiàn)有非飽和黃土路基在大氣作用下的基本理論、入滲理論和蒸發(fā)理論，為下文的試驗(yàn)和數(shù)值模擬打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；對(duì)所選用的非飽和黃土的填土土樣進(jìn)行了室內(nèi)物理特性的測(cè)試，測(cè)定了其級(jí)配曲線、最優(yōu)含水率、最大干密度、液限、塑限、飽和滲透系數(shù)等物理力學(xué)參數(shù)，為下一步的模型試驗(yàn)和數(shù)值分析做好準(zhǔn)備工作。
　　其次，自行設(shè)計(jì)開展了非飽和黃土路基邊坡的降雨—蒸發(fā)模型試驗(yàn)，模擬了不同大氣作用對(duì)路基的影響，監(jiān)測(cè)記錄了不同大氣作用下路基模型土體的含水率、溫

3、度和位移的變化過(guò)程；發(fā)現(xiàn)非飽和黃土路基邊坡在降雨入滲過(guò)程中，對(duì)應(yīng)著一個(gè)臨界入滲強(qiáng)度；路基邊坡的表層土體含水率的變化比較明顯；中雨對(duì)路基土體濕度變化的影響深度最大；路基不同位置土體含水率受到影響的程度不盡相同；非飽和黃土路基中水分的入滲速度要大于蒸發(fā)速度。
　　最后，在前述室內(nèi)物理特性試驗(yàn)和模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)非飽和土體滲流分析軟件Geo-Studio模擬了非飽和黃土路基邊坡在降雨入滲和日照蒸發(fā)作用下，土體含水率、土體溫度、以及孔

4、隙水壓力的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)土體負(fù)孔隙水壓力與降雨時(shí)間和降雨強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)；在相同的日照時(shí)間下，坡中土體溫度上升的幅度最大；降雨作用對(duì)路基土體溫度的影響，表現(xiàn)為土體含水率的增加進(jìn)而降低土體溫度的變化幅度并增大大氣溫度對(duì)路基溫度場(chǎng)的影響深度。
　　大氣作用對(duì)黃土路基邊坡的循環(huán)作用機(jī)理是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，本文雖然做了大量的工作，但是受非飽和土理論發(fā)展水平、試驗(yàn)條件及研究方法的限制，同時(shí)模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬與大氣作用實(shí)際的影響仍有較大差別，測(cè)