多效应耦合作用下膨胀土裂隙扩展规律研究

裂隙是影响膨胀土工程建设的决定性因素,研究膨胀土裂隙扩展规律有利于揭示膨胀土边坡失稳机理.目前的研究中仅关注了单一因素对膨胀土裂隙扩展的影响,而忽略了多种因素耦合作用下的作用机理.基于研制的可控制环境温、湿度的裂隙扩展试验系统,开展了16组不同环境湿度、温度及土样厚度下的裂隙扩展正交试验,系统测量了随时间变化的水分蒸发过程和裂隙动态发育过程,得出了膨胀土试样含水率变化特征及裂隙扩展规律.并基于多因素方差和极差分析方法,得出以下结论：水分蒸发对膨胀土裂隙扩展起决定性作用,水分蒸发速率变化过程包含稳定阶段、减速率阶段和残余阶段;不同因素影响下膨胀土裂隙扩展过程有统一的规律,不同条件下面积裂隙率随时间变化过程均符合logistic规律;裂隙总长度、裂隙平均宽度、面积裂隙率和体积裂隙率受土样厚度影响最大,受环境湿度影响次之;稳定阶段蒸发速率受环境湿度影响最大.     

基于数字图像相关技术的膨胀土边坡裂隙形态演化规律分析

为探究在干湿交替作用下膨胀土边坡的裂隙发育形态演化规律,以广西宁明地区膨胀土为研究对象,在室内对膨胀土边坡模型开展了7次干湿交替循环试验.首先,以数字图像相关技术为研究手段,实时监测并定量分析膨胀土边坡表面裂隙演变过程;其次,在膨胀土边坡内不同深度断面埋设含水率、基质吸力监测探头;最后,结合坡体表面裂隙监测结果,分析裂...     

膨胀土表面裂隙对降雨入渗的影响研究

为了研究膨胀土土体表面裂隙率的发展规律及表面裂隙与渗流的关系,以湖北省宜昌市某地膨胀土为例,利用称重、拍照以及Matlab编写图像处理程序等技术,开展了循环降雨入渗蒸发试验.结果表明,土体表面在干湿循环反复作用下,裂隙率逐渐增大,最终达到一个稳定值;雨水入渗的速度随着裂隙率的增加而加快;随着干湿循环次数的增加,土体变得疏松且饱和含水率逐渐增加.研究结果为降雨入渗引起的膨胀土边坡失稳的研究以及对滑坡灾害的预测预防提供了理论依据.     

基于加权Voronoi图法的土表裂隙网络模拟方法

膨胀土在气候作用下产生的裂隙网络会对边坡等工程构筑物稳定产生不利影响。在室外环境下进行了膨胀土开裂试验,采用数码摄影和数字图像处理技术,获取了实际膨胀土表二维裂隙网络图像。利用Matlab编制程序提取膨胀土表面裂隙网络图像中土体块区形心坐标、裂隙隙宽分布及块区面积分布等参数,并计算裂隙率。基于加权Voronoi图法重新构建土表二维裂隙网络。经检验,基于加权Voronoi图法模拟的二维裂隙网络的分布参数与实际较为接近,验证了该方法在膨胀土表二维裂隙网络生成应用中的可行性,为研究带裂隙膨胀土的力学性质和渗流特性提供有效的模型基础。     

蒸发−降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟

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...     

膨胀土边坡失稳机理分析及基于完全软化强度的边坡极限平衡计算方法

通过有荷膨胀率试验、干湿循环试验和强度试验,研究裂隙发育对土体强度及坡体渗流条件的影响;基于温度场、湿度场等效理论模拟吸湿膨胀;分别采用干湿循环强度和完全软化强度计算膨胀土边坡安全系数;综合考虑边坡土层分区、土体强度参数取值、浸润线等因素,提出基于完全软化强度的膨胀土边坡滑动稳定性极限平衡分析方法,模拟膨胀土边坡浅层渐...     

考虑土体开裂的膨胀土非饱和渗流分析

通过考虑与不考虑土体裂隙的对比研究，求解在给定入渗条件下的膨胀土边坡瞬态含水率分布和孔隙水压力分布，揭示了考虑裂隙影响的膨胀土边坡的渗流场变化规律，指出在降雨入渗条件下，必须考虑土体开裂的影响，才能得到符合实际情况的解答，并给出了裂隙对渗流场变化的影响途径。     

干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究

膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用。取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂隙的扩展特性,探讨收缩的方向性随干湿循环次数和初始含水率的变化规律。结果表明:前2次干湿循环脱湿过程中,裂隙与收缩开展剧烈;脱湿过程中裂隙面积率先增大后减小,第1次干湿循环的裂隙面积率峰值最小,且出现时间较早;脱湿过程中收缩面积率先增大,后趋于平缓,随着干湿循环次数的增加,收缩面积率逐渐增大直至第三次干湿循环趋于稳定,前2次干湿循环其差值最大;随着干湿循环次数的增加,试样的变形量逐渐增大,收缩比开裂更早趋于稳定;裂隙的宽度和长度近似正态分布,裂隙面积概率随着裂隙面积增加逐渐减小;膨胀土的收缩具有明显的各向异性性质,初始含水率越高,各向异性表现越明显。     

膨胀土边坡失稳特征及其防治技术标准化

膨胀土吸水膨胀、失水收缩,产生裂隙,导致膨胀土边坡出现"逢堑必崩、无堤不塌"的现象.本文通过分析膨胀土的水力作用机理,揭示膨胀土边坡的失稳特征;根据极限平衡分析法所得膨胀土边坡稳定性分析结果,提出"减小膨胀土边坡坡率不足以提高膨胀土边坡稳定性"的观点;建立裂隙膨胀土的剪切强度理论和膨胀土边坡稳定性分析方法.针对膨胀土边...     

膨胀土边坡的水平膨胀力及桩板结构内力分析

通过分析自然环境下膨胀土含水率随深度的变化规律,建立竖向膨胀力与膨胀率、上覆荷载的关系方程,并探讨水平膨胀力的计算方法.开展桩板结构水平膨胀力室内模型试验研究,结合试验结果与已有研究基础,提出膨胀土边坡桩板结构水平膨胀力的"反K形"分布模式.根据桩板结构特点,基于水平膨胀力的"反K形"分布、梯形分布模式推导桩板结构的桩...     

膨胀土边坡稳定性研究进展

主要归纳总结了关于膨胀土工程性质及边坡稳定性研究的新成果。对膨胀土的胀缩特性及其物理力学指标进行了概括；对膨胀土裂隙的产生原因、定量表达及裂隙对工程的不利影响等方面分别进行了概述；对非饱和膨胀土强度方面的研究成果进行了归纳；对膨胀土边坡稳定性研究方法、影响膨胀土边坡稳定性的因子及其参数研究成果进行了总结。     

环境因素对膨胀土边坡温度场影响的模型试验

为研究环境因素对土体温度场的影响,通过制作膨胀土边坡模型,利用环境发生器模拟温度、湿度和降雨等环境,观测在这些环境因素作用下土体内部温度场的分布与变化规律,试验结果表明:温度、相对湿度和降雨等环境因素对边坡土体内温度场的影响深度为0.8m;边坡不同部位的温度变化与分布也不同,其中坡面处的变化幅度最大;土体温度随环境温度...     

干湿循环作用对合肥膨胀土的影响

文章对干湿循环作用下合肥地区膨胀土的表观形态和工程特性开展研究,采用图像分析、直剪试验等手段研究干湿循环条件下各指标的变化特征。试验结果反映强度指数随含水率的增加呈下降趋势,在高含水率条件下,强度主要由黏聚力提供;干湿循环过程中裂隙的发展可分为微裂缝-主裂隙-破碎3个阶段,试样的抗剪强度随着表面裂隙率指标增加呈均显著衰减趋势。分析表明,膨胀土临界破坏时,其强度主要由黏聚力提供。最后探讨了干湿循环作用形成裂隙与土中水在破坏膨胀土土体过程中的相互关联。     

高寒区膨胀土渠道边坡性能演变规律

位于我国西北地区高寒区的供水渠道大多数面对极端寒冷、异常干旱、复杂地质环境等恶劣自然条件,为了防止冻胀往往冬季不供水,渠道每年经历湿干?冻融循环过程.为了研究膨胀土渠道在反复湿干?冻融循环过程中的劣化机理,分别从湿干?冻融循环下膨胀土的裂隙损伤、强度衰减及渠道劣化演变3个方面阐述高寒区膨胀土渠道边坡破坏情况,具体包括:...     

膨胀土边坡加固技术研究进展

膨胀土灾害是一类特殊岩土灾害,边坡滑动是膨胀土灾害的主要形式之一.本文简述了膨胀土边坡滑动的一般机理,提出膨胀土边坡滑动的根本原因在于膨胀土的胀缩性和裂隙性.按照"防渗保湿""治本消胀""刚性支挡""以柔制胀"和"刚柔并济"5种治理原则,对膨胀土边坡加固技术进行了详细的梳理和总结.研究结果表明:1)对于膨胀土边坡采用单...     

膨胀土裂隙发育与演化对边坡稳定性的影响研究

淠史杭灌区内滑坡地质灾害频繁发生,其危害程度高,但对于灌区内的膨胀土裂隙发育与演化对边坡稳定性的影响研究较少,该文对淠史杭灌区膨胀土边坡进行了综合研究,进行了大量的室内试验和长期现场观测并对试验数据进行分析与研究,最后利用FLAC软件模拟考虑裂隙的膨胀土边坡稳定分析。     

基于新型防渗护壁材料的膨胀土边坡抗入渗及抗冲刷特性

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,...     

干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的裂隙及强度特性研究

膨胀土具有湿胀干缩的特性,在干湿循环作用下土体会产生裂隙,裂隙的发育会破坏土体结构,对土体强度产生影响。通过开展室内膨胀土干湿循环试验和无侧限抗压强度试验,采用数字图像处理技术分析试样表面裂隙,研究膨胀土在干湿循环作用下的开裂特性和纤维加筋对裂隙发育的抑制作用以及强度随裂隙开展的变化规律。结果表明:膨胀土表面裂隙率以及裂隙长度、宽度和分维数等定量指标随着干湿循环次数增加呈双曲线型增大,经历5次循环之后趋于稳定;无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加呈双曲线型衰减,经历5次循环之后强度也趋于稳定;强度指标随裂隙率的增加而降低,二者呈线性递减关系。试验过程中纤维土各裂隙指标均小于素膨胀土,而强度均大于素膨胀土,体现了纤维加筋减小膨胀土裂隙性、提高土体强度和整体性的良好效果。     

弱膨胀性软岩对某工程边坡稳定性的影响分析

膨胀土的胀缩、裂隙等特性,对边坡稳定性具有很大的影响.针对某工程边坡实例,从膨胀性软岩的裂隙性、软化性两方面分析了滑坡形成原因,并采用FLAC/SLOP对边坡在天然状态和饱和状态下的最大剪应变率进行模拟分析.分析结果表明,边坡在饱和条件下,最大剪应变明显增加,边坡安全系数由1.01降到0.84,进一步说明了弱膨胀性软岩对边坡稳定性的影响.     

带大跨度原生裂隙膨胀土强度性能多尺度计算方法

为了研究膨胀土中大跨度原生裂隙对膨胀土强度性能的影响,以南阳膨胀土为研究对象,进行了原生裂隙的统!计工作。在此基础上利用计算机反演生成裂隙,得到了带原生裂隙的膨胀土试件。并采用带裂隙膨胀土多尺度刚度参数计算方法,研究了大跨度原生裂隙对膨胀土强度性能的影响。研究结果表明,随着裂隙的逐渐引入,膨胀土粘聚力及内摩擦角都逐渐向裂隙土靠近,抵抗变形能力不断下降。