非飽和土的滲透函數(shù)試驗(yàn)研究及其應(yīng)用

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1、分類號(hào)UDC密級(jí)學(xué)號(hào)060814010653矛擠爭(zhēng)了,去軍碩士學(xué)位論文學(xué)科名稱:巖土工程................學(xué)科門(mén)類:工學(xué)....................曰...-.-.......-..指導(dǎo)教師:劉奉銀副教授申請(qǐng)日期:2009年3月獨(dú)創(chuàng)性聲明秉承祖國(guó)優(yōu)良道德傳統(tǒng)和學(xué)校的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)鄭重申明:本人所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果?!副M我所知,除特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文中不包含其他人的研究成果。與我一同工作的同志對(duì)本文所研究的工作和成果的任何貢獻(xiàn)均已在

2、論文中作了明確的說(shuō)明并已致謝。本論文及其相關(guān)資料若有不實(shí)之處,由本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任論文作者抓.口疊鰲一‘咖!年;月如學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人-孟叢公在導(dǎo)師的指導(dǎo)下創(chuàng)作完成畢業(yè)論文。本人已通過(guò)論文的答辯,并已經(jīng)在西安理工大學(xué)申請(qǐng)博士/碩士學(xué)位。本人作為學(xué)位論文著作權(quán)擁有者,同意授權(quán)西安理工大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán),即:l)已獲學(xué)位的研究生按學(xué)校規(guī)定提交印刷版和電子版學(xué)位論文,學(xué)??梢圆捎糜坝 ⒖s印或其他復(fù)制手段保存研究生上交的學(xué)位論文,可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索;2)為教學(xué)

3、和科研目的,學(xué)??梢詫⒐_(kāi)的學(xué)位論文或解密后的學(xué)位論文作為資料在圖書(shū)館、資料室等場(chǎng)所或在校園網(wǎng)上供校內(nèi)師生閱讀、瀏覽。本人學(xué)位論文全部或部分內(nèi)容的公布(包括刊登)授權(quán)西安理工大學(xué)研究生部辦理。(保密的學(xué)位論文在解密后,適用本授權(quán)說(shuō)明)雌~名二一疊些-,師簽名:輩邂.一?,,月二日摘要專題業(yè)目:非飽和土的滲透函數(shù)試驗(yàn)研究及其應(yīng)用巖土工程作者:張昭學(xué)生簽名:指導(dǎo)教師:劉奉銀副教授導(dǎo)師簽名:摘要滲透函數(shù)和土水特征曲線是非飽和土領(lǐng)域的核心問(wèn)題。本文在回顧了前人基于上述方面的研究現(xiàn)狀后,利用試驗(yàn)、已有文獻(xiàn)以及數(shù)值

4、計(jì)算,對(duì)考慮密度的非飽和土滲透函數(shù),考慮應(yīng)力的土水特征曲線,應(yīng)用土水特征曲線來(lái)確定Barcelona模型的參數(shù)進(jìn)行了研究,及其在邊坡滲流問(wèn)題的應(yīng)用等方面進(jìn)行了研究,得到如下新認(rèn)識(shí):1.利用改進(jìn)的非飽和土水氣運(yùn)動(dòng)聯(lián)合測(cè)定儀對(duì)重塑非飽和黃土試樣進(jìn)行了不同增濕路徑下的浸水試驗(yàn),通過(guò)討論不同的測(cè)定方法的影響提出了最合理方法,在此基礎(chǔ)上討論了增濕路徑對(duì)水氣兩相滲透系數(shù)的影響,結(jié)果表明增濕路徑對(duì)滲水系數(shù)影響較小,在后面構(gòu)造滲透函數(shù)時(shí)可不必考慮其影響。在前面討論的基礎(chǔ)上分兩條思路構(gòu)造考慮密度變化的非飽和土滲透函數(shù):一

5、條思路是利用歸一化思想對(duì)不同干密度下的相對(duì)滲透系數(shù)與飽和度曲線進(jìn)行歸一化,最終提出了考慮密度變化的歸一化滲透函數(shù),并驗(yàn)證了該函數(shù)的適用性;另一條思路是利用干密度、滲氣系數(shù)以及滲水系數(shù)3者間的關(guān)系建立考慮密度變化的滲氣滲水函數(shù),該函數(shù)即可間接確定滲水系數(shù),又可定量描述非飽和土孔隙中水氣運(yùn)動(dòng)之間的相互影響,同樣通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)亦表明該函數(shù)在=定范圍內(nèi)符合度較好。2.通過(guò)對(duì)已有文獻(xiàn)中不同固結(jié)壓力下土水特征曲線試驗(yàn)數(shù)據(jù)的再分析,在選取最優(yōu)的土水特征曲線公式描述試驗(yàn)數(shù)據(jù)后,討論了不同固結(jié)壓力下土水特征曲線關(guān)鍵參數(shù)和公

6、式擬合參數(shù)間的關(guān)系,以及公式擬合參數(shù)隨孔隙比的變化規(guī)律,進(jìn)而通過(guò)孔隙比為紐帶將固結(jié)壓力和這些參數(shù)建立關(guān)系,最終得到了考慮固結(jié)壓力影響的土水特征曲線公式。此外,本文還分析了不同固結(jié)壓力下的土水特征曲線試驗(yàn)中的吸力一變形特性,發(fā)現(xiàn)SI屈服線隨固結(jié)壓力呈現(xiàn)線性遞增再趨于不變的趨勢(shì),這與前人認(rèn)為SI屈服線是水平直線的結(jié)論存在不同之處。3.本文對(duì)利用土水特征曲線預(yù)測(cè)Barcelona模型參數(shù)的方法進(jìn)行了初步探索,借助?;了卣髑€提出了對(duì)Barcelona模型參數(shù)預(yù)測(cè)的新型公式,通過(guò)對(duì)已有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè),證明本

7、文公式的預(yù)測(cè)精度較好,為以后建立考慮應(yīng)力狀態(tài)和增、減濕路徑影響的非飽和土本構(gòu)模型邁出了第一步。4.由于時(shí)間和筆者能力有限,前面所提出的滲透函數(shù)和土水特征曲線未能應(yīng)用到飽西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文和一非飽和滲流有限元計(jì)算中,故本文在數(shù)值計(jì)算中利用了與計(jì)算軟件較為匹配的土水特征曲線和滲透函數(shù)預(yù)測(cè)方法,對(duì)一土坡模型分別進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)條件下的降雨入滲數(shù)值試驗(yàn),結(jié)果表明:在穩(wěn)態(tài)條件下,影響土中吸力保持的首要因素是降雨強(qiáng)度與飽和滲透系數(shù)之比;在瞬態(tài)條件下,孔隙水壓力沿邊坡深度的分布取決于降雨強(qiáng)度、飽和滲透系數(shù)、土水

8、特征曲線和貯水函數(shù)。當(dāng)土的滲透系數(shù)較低而貯水系數(shù)較高時(shí),負(fù)孔隙水壓力(基質(zhì)吸力)需要很長(zhǎng)時(shí)間方可消散,即使降雨強(qiáng)度大于或等于飽和滲透量時(shí)也是如此。關(guān)鍵詞:非飽和土,滲透系數(shù)函數(shù),土水特征曲線,本構(gòu)模型,吸力,降雨入滲本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):10872162)和陜西省黃土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金(編號(hào):05JS33)的資助lAbstraetSubjeCt:EXPE租MENTALINVESTIGATIONOFPEARMEABILITY

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