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1、碩士學(xué)位論文電滲作用下非飽和路基土水分遷移規(guī)律研究STUDYONTHELAWOFMOISTUREMIGRATIONINUNSATURATEDSUBGRADESOILUNDERELECTROOSMOSIS唐康為哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國內(nèi)圖書分類號：U416.217學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：625密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文電滲作用下非飽和路基土水分遷移規(guī)律研究碩士研究生：唐康為導(dǎo)師：張鋒申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：交通運(yùn)輸工程所在單位：交通科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈
2、爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:U416.217U.D.C:625DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHELAWOFMOISTUREMIGRATIONINUNSATURATEDSUBGRADESOILUNDERELECTROOSMOSISCandidate：KangweiTangSupervisor：Lecturer.FengZhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringS
3、peciality：TrafficandTransportationEngineeringAffiliation：SchoolofTransportationscienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要路基的干濕程度對路基的使用性能及壽命有著深刻的影響。季節(jié)性凍土區(qū)的公路路基在周期性的凍融循環(huán)作用下會發(fā)生水分重分布形成滯水層，滯水層的存在
4、會引發(fā)路基凍脹與融沉病害，嚴(yán)重降低路基的強(qiáng)度；電滲常用于高含水率、低滲透性軟土的排水固結(jié)，其原理是在土體中施加直流電場驅(qū)動孔隙水從陰極流出。由于土體電滲透系數(shù)較大，因此在較低的電勢梯度驅(qū)動下就能形成較大的孔隙水流。本文旨在將電滲排水應(yīng)用于季凍區(qū)路基排水中，故需要探究電滲排水在干密度較大、含水率較低的非飽和土中的可行性及排水特征。本文以東北季凍區(qū)路基填筑常用的粉質(zhì)黏土為研究對象，采用自主研發(fā)的非飽和電滲試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)單元試驗(yàn)，研究非飽和土電滲排水過程中含水率、電勢、電阻率的變化規(guī)律及影響因素；基于單元
5、試驗(yàn)，參考非飽和土水力滲透系數(shù)與含水率的關(guān)系找到了非飽和土電滲透系數(shù)與含水率的關(guān)系，進(jìn)而建立了非飽和土電滲排水滲流方程，實(shí)現(xiàn)了非飽和土電滲排水過程的數(shù)值再現(xiàn)。論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：研發(fā)了非飽和土電滲排水試驗(yàn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了高壓實(shí)度、低含水率的非飽和土一維電滲排水試驗(yàn)系統(tǒng)，包括試件成型裝置、飽和裝置、電滲裝置、濕度采集裝置、電壓采集裝置、電流采集裝置，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)采集記錄單元體內(nèi)部體積含水量和電勢的分布情況。進(jìn)行了非飽和土電滲排水單元試驗(yàn)，研究了非飽和電滲排水過程中含水率、電壓、電流、電阻率的變化規(guī)律
6、，分析了電壓、干密度、電極材料對非飽和土電滲排水的影響。建立了電場—非飽和水分場耦合模型，分析了電滲作用下非飽和土水分遷移規(guī)律?；诜秋柡屯恋睦聿榈聺B流方程及電滲理論中電滲透速率與水力滲透速率的線性疊加特征，考慮非飽和土體電滲透系數(shù)、水力滲透系數(shù)、電導(dǎo)率的非線性變化，建立了非飽和土電場-水分場耦合模型，并與試驗(yàn)結(jié)果對比論證了模型的合理性和有效性。利用電場—非飽和水分場耦合模型進(jìn)一步分析了不同參數(shù)對模型計(jì)算結(jié)果的影響。采用控制變量法依次變換模型中的土體飽和水力滲透系數(shù)與飽和電滲透系數(shù)、VG模型孔徑系數(shù)和
7、進(jìn)氣狀態(tài)系數(shù)、非飽和電滲透系數(shù)模型參數(shù)、電導(dǎo)率參數(shù)及有效工作電壓模型，通過比較不同參數(shù)下土體各層位體積含水率變化規(guī)律、水分時(shí)空分布、排水量發(fā)展規(guī)律，分析了各參數(shù)對此耦合模型的影響，為進(jìn)一步探究非飽和土電滲排水設(shè)計(jì)方法奠定了理論基礎(chǔ)。I摘要關(guān)鍵詞：電滲；飽和—非飽和；水分遷移；粉質(zhì)黏土；電—水耦合模型IIABSTRACTABSTRACTThemoistureconditionofthesubgradehasaprofoundinfluenceontheserviceperformanceandlifeo
8、fthesubgrade.Undertheperiodicfreezingandthawingcycle,thewaterredistributionwilloccurintheroadsubgradeoftheseasonalfrozensoilareaandformthestagnantwaterlayer.TheexistenceofthestagnantlayerwillcausetheSubgradeFrostHeaveandthethawin
