【摘 要】
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为有效防护膨胀土边坡在降雨?蒸发循环作用下的失稳破坏,采用新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡,但其抗入渗、抗冲刷性能及工作机理尚不清晰.为此,制作未防护、防渗护壁材料防护和三维植被网+防渗护壁材料防护3组膨胀土边坡模型,研究降雨?蒸发循环作用下边坡体积含水率、孔隙水压力、径流量、土体冲刷量、坡面冲蚀过程以及裂隙的变化规律,揭示新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡的作用机理.研究结果表明:降雨入渗引起的含水率和孔隙水压力变化均具有一定的滞后性;防渗护壁材料防护边坡在同一深度的含水率对降雨入渗的响应时间最长,而素土边坡
【机 构】
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广西大学土木建筑工程学院,广西南宁,530004;广西大学工程防灾与结构安全重点实验室,广西南宁,530004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁,530004;广西大学土木建筑工程学院,广西南宁,5
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为有效防护膨胀土边坡在降雨?蒸发循环作用下的失稳破坏,采用新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡,但其抗入渗、抗冲刷性能及工作机理尚不清晰.为此,制作未防护、防渗护壁材料防护和三维植被网+防渗护壁材料防护3组膨胀土边坡模型,研究降雨?蒸发循环作用下边坡体积含水率、孔隙水压力、径流量、土体冲刷量、坡面冲蚀过程以及裂隙的变化规律,揭示新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡的作用机理.研究结果表明:降雨入渗引起的含水率和孔隙水压力变化均具有一定的滞后性;防渗护壁材料防护边坡在同一深度的含水率对降雨入渗的响应时间最长,而素土边坡的最短;边坡的抗入渗能力由大到小顺序为防渗护壁材料防护边坡、三维植被网+防渗护壁材料防护边坡和素土边坡;各循环中孔隙水压力峰值差总体上防渗护壁材料防护边坡最大,素土边坡最小;防渗护壁材料防护边坡的径流量最大,3组边坡径流量均随循环次数增加呈“S”形变化;膨胀土边坡坡面在降雨?蒸发循环作用下发生渐进性侵蚀破坏,土体冲刷量与降雨?蒸发循环次数呈二次函数关系;防渗护壁材料防护边坡的抗冲刷系数最大,抗冲刷性能最显著.总体而言,防渗护壁材料防护层可有效防止雨水入渗及边坡水分蒸发,并能有效降低雨水和径流作用对坡面的侵蚀破坏,有利于增强边坡长期稳定性.
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为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律,以南阳地区膨胀土为研究对象,首先,通过室内单元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数;其次,采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流问题;最后,基于室内试验与有限元计算结果,采用离散元法模拟蒸发?降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演化过程.研究结果表明:表层土体的含水率受气候影响较大,随着深度增加,土体含水率变化受大气的影响逐渐减弱,且边坡内部土体含水率变化存在滞后性;在蒸发作用下土体失水收缩,裂隙首先出现在坡肩位置处的表层土体中,随着蒸发过程的持续,边坡各个位置均逐
为了对膨胀土边坡防护工程健康状态进行精确、快速地预测,选取表征膨胀土边坡防护工程健康状态的指标,采用支持向量机算法,建立膨胀土边坡防护工程健康预测GS-SVM模型.在此基础上,研究数据预处理方式(标准化、权重量化)和模型训练集抽取比例(50％～80％)对预测结果的影响.研究结果表明:随着模型训练集抽取比例的增加,模型的预测准确率明显上升;将数据进行权重量化处理所得到的模型预测准确率显著高于数据标准化处理得到的模型预测准确率;本文所建立的膨胀土边坡防护工程健康预测GS-SVM模型准确、有效,可向其他边坡防护
为了探究不同干湿循环历史对季冻区膨胀土在冻融循环过程中体积变化的影响,以黑龙江膨胀土为研究对象,对具有不同初始含水率w的膨胀土环刀试样开展不同干湿和冻融循环组合的系列试验,对循环过程中的膨胀土试样变形进行研究.研究结果表明:干湿循环历史会对膨胀土冻融循环过程中的体积变化产生明显的影响;随着干湿循环次数增多,处于最优含水率湿侧(w=24％)的膨胀土样经过多次干湿?冻融组合循环作用后的相对初始体积变化率η0逐渐增大,相对当年体积变化率ηd达到稳定时经历的组合循环次数增多,且稳定时的ηd最大值逐渐增大;一次干湿
为了对膨胀土边坡防护工程的健康状态进行精准、快速评价,参考现有的研究成果和行业规范,选取表征膨胀土边坡防护工程健康状态的指标,提出一种基于组合赋权和二分K?means聚类方法的膨胀土边坡防护工程健康诊断模型.该模型结合改进层次分析法确定的主观权重和CRITIC赋权法确定的客观权重,计算出组合权重,然后对指标数据进行量化处理,再运用二分K?means聚类算法确定膨胀土边坡防护工程的健康等级.最后,以南京市郊区某一膨胀土边坡防护工程为实例,将本文提出的健康诊断模型与模糊层次分析法(FAHP)以及高斯混合聚类方
以引江济淮试验段工程项目为研究对象,分析膨胀土抗剪强度指标在不同循环次数、脱湿温度、循环幅度、制样方式及高、低法向应力段下的变化规律.研究结果表明:循环次数、脱湿温度、循环幅度对膨胀土强度指标影响显著.相较于脱湿温度,循环幅度对黏聚力影响较小,对内摩擦角则基本无影响;原状样与重塑样强度指标变化规律虽然相似,但二者强度指标值明显不同,原状样5次干湿循环后的强度指标值与重塑样初始强度指标值更接近;高、低应力段下的强度指标值存在显著差异;直剪试验时宜包含低法向应力条件,以反映膨胀土边坡浅层滑动特性.
为了探究冻融循环对膨胀土静力特性的影响,以河南平顶山膨胀土为研究对象,开展不同初始含水率下膨胀土冻融循环试验,并对冻融循环后的膨胀土试样进行不固结不排水(UU)三轴剪切试验.研究结果表明:土体初始含水率变化对冻融循环后的膨胀土应力?应变关系、抗剪强度指标有显著影响;应力?应变关系随冻融次数的增加呈现出由强应变硬化型向弱应变硬化型发展的趋势;在高初始含水率下,膨胀土破坏强度、黏聚力随冻融循环次数的增加整体呈现出先快速衰减后趋于稳定的变化趋势,冻融稳定阶段黏聚力约为初始黏聚力的72.5％(含水率w=20％)和
针对列车荷载与湿度变化作用下改良膨胀土累积塑性变形问题,以浩吉(浩勒报吉—吉安)铁路三荆段中膨胀土为研究对象,在素膨胀土、石灰改良土和水泥改良土最优含水率(wopt)基础上分别增湿2％,4％和6％,通过多级连续加载和单级加载的动三轴对比试验,分析湿化幅度、应力水平和应力历史对膨胀土及其改良土累积应变特性的影响.通过时间硬化方法考虑应力历史的影响,建立多级加载模式下累积应变的预估模型.研究结果表明:在含水率增至wopt+2％后,素膨胀土累积应变急剧增大直至破坏;在含水率增至wopt+6％的过程中,改良膨胀土
为了充分利用资源,采用木质素纤维对季冻区膨胀土加以改性,提高其抗剪强度的可行性与效果.通过固结不排水三轴剪切试验对掺入不同木质素纤维质量分数的膨胀土及其经历冻融循环后的强度特性进行研究,并通过电镜扫描试验观察其微观结构,从微观层面揭示木质素纤维改善经历冻融循环前后膨胀土强度特性的机理.研究结果表明:将木质素纤维掺入膨胀土后,膨胀土自身抗拉能力能够限制其周围接触土体的变形,从而有效提高了膨胀土的“准黏聚力”,且随着纤维掺量增多,膨胀土的“准黏聚力”增幅越明显;膨胀土本身存在着一些天然微裂缝、贯通裂缝和孔隙,
通过无侧限抗压强度、动回弹模量、核磁共振、扫描电镜等试验,分析在干湿?冻融循环作用下,水泥改性膨胀土的强度特性与微观结构随初始含水率、水泥掺量、干湿循环和冻融循环次数的变化规律.研究结果表明:随着干湿?冻融循环次数和初始含水率增加,水泥改性膨胀土的抗压强度和动回弹模量降低;随着水泥掺量增大,膨胀土的抗压强度和动回弹模量增大,但水泥掺量存在着临界值;随着干湿、冻融循环次数增加,膨胀土中的大孔隙数量大幅增加,使得膨胀土的强度和动回弹模量降低,而掺加水泥能够有效抑制膨胀土中大孔隙的产生.
为了研究温度与化学溶液对膨胀土物理力学性质的影响机理,基于核磁共振技术分析了温度与化学溶液对宁明膨胀土中孔隙水动力学参数的影响,基于Arrhenius定律分析了宁明膨胀土纵向弛豫时间T1随温度的变化规律.研究结果表明:膨胀土中孔隙水基本处于吸附状态,平移相关时间和表面停留时间分别为1 ns和30μs;孔隙水有效扩散系数为3.61×10?7 cm2/s,比自由水扩散系数低2个数量级.宁明膨胀土T1分布呈基本对称的单峰,具有最低吸附水含量的CaCl2溶液饱和试样具有最低的有效活化能,但吸附水含量最高的饱水试样