石灰处治膨胀土路堤长期稳定性试验研究

论文摘要

本文以广西百色典型膨胀土为研究对象,通过室内环境模拟试验、机理试验、边坡稳定性分析计算,探讨环境因素作用下土体内温、湿度场的分布变化规律,分析石灰处治膨胀土路堤边坡强度和长期稳定性的影响因素及影响机理。通过机理试验确定石灰处治膨胀土填筑时需用的最佳掺灰比、闷灰时间、填筑含水量、压实度等技术指标,保证路堤填筑时的强度和稳定性。通过对环境温湿度、降雨和日照的模拟,量测环境因素影响下土体内温度、湿度变化的数据,观测土体表面裂缝、位移的发展情况。对模型试验结果分析表明,环境温度、湿度的变化对土体表面裂缝发育、土体位移以及土体强度存在一定的影响;日照降雨干湿循环使土体表面产生的裂缝最大宽度5mm左右,最大位移7.1mm,日照降雨干湿循环对土体裂缝和位移的影响比环境温、湿度循环要大。室内干湿循环三轴强度试验结果表明,石灰处治膨胀土强度随含水量的增加而减少,随干湿循环次数的增加而衰减;粘聚力与干湿循环次数存在一定的线性关系,内摩擦角随循环次数变化不大,与循环次数的关系基本呈一条水平线。综合环境模拟和机理试验结果,运用GeoStudio软件的Geo-Slope模块对石灰处治膨胀土路堤边坡进行稳定性分析,得出气候环境变化对边坡的稳定性影响很大。随着温度、湿度、日照、降雨等气候环境因素的变化,边坡的稳定性急剧降低;对于干湿循环后受水浸泡的边坡,其稳定性相对其他环境因素影响衰减更大;石灰处治膨胀土路堤边坡稳定性与边坡高度有较大的关系,相同气候环境下,坡高越大,边坡稳定系数则越小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.1.1 膨胀土路堤稳定性分析
• 1.2 国内外研究综述
• 1.2.1 膨胀土处治分类
• 1.2.2 石灰改良膨胀土研究现状
• 1.2.3 非饱和土强度研究
• 1.2.4 温度场、湿度场耦合模拟研究现状
• 1.3 研究途径与方法
• 第二章 石灰处治膨胀土的室内试验研究
• 2.1 膨胀土及石灰的选取
• 2.1.1 膨胀土的选取
• 2.1.2 石灰的选取
• 2.2 试样土料的物理、力学性质指标
• 2.2.1 最佳掺灰比的确定
• 2.2.2 最优含水量的确定
• 2.3 试验土料填筑的控制参数
• 2.3.1 石灰处治膨胀土填筑合适含水量、最大干密度、压实度的确定
• 2.3.2 闷灰时间的确定
• 第三章 石灰处治膨胀土路堤室内环境模拟试验模型的建立
• 3.1 模型试验的目的
• 3.2 模型的建立
• 3.2.1 石灰处治膨胀土路堤模型的设计与制作
• 3.3 测试仪器的埋设
• 3.3.1 试验仪器、设备简介
• 3.3.2 监测仪器的埋设
• 3.4 量测数据的采集
• 3.4.1 温度数据采集
• 3.4.2 湿度数据采集
• 3.4.3 位移变化数据采集
• 第四章 环境模拟试验
• 4.1 相对湿度保持80%RH时，不同温度循环试验
• 4.1.1 试验方案
• 4.1.2 温度循环过程中土体内温度的变化情况
• 4.1.3 几点结论
• 4.2 改变环境相对湿度，温度循环时，土体温度场的传递和变化规律
• 4.2.1 环境相对湿度90%RH，温度循环时，土体温度场的传递和变化规律
• 4.2.2 环境相对湿度从70%RH，土体温度场的传递和变化规律
• 4.2.3 环境相对湿度70%RH、90%RH时，土体温度场变化情
• 4.2.4 几点结论
• 4.3 模拟不同季节的日照、降雨
• 4.3.1 模拟日照暴晒
• 4.3.2 模拟降雨
• 4.4 日照情况下温度场的变化情况
• 4.4.1 晴天日照情况下温度场的变化情况
• 4.4.2 雨天后日照情况下温度场的变化情况
• 4.5 日照之后降雨，土体温度场的变化情况
• 4.5.1 日照22小时之后，降雨60mm，观测土体内部的温度变化
• 4.5.2 日照22小时之后，降雨80mm，观测土体内部的温度变化
• 4.5.3 模拟日照、降雨情况下土体温度场变化简要分析
• 4.5.4 几点结论
• 4.6 环境因素对边坡模型内湿度场影响的试验研究
• 4.6.1 TDR在试验过程中的标定
• 4.6.2 环境温度、湿度的改变对边坡模型内湿度场的影响
• 4.6.3 降雨对边坡模型内湿度场的影响
• 4.6.4 几点结论
• 4.7 环境因素变化对边坡土体裂隙与变形的影响
• 4.7.1 环境温度、湿度改变对边坡模型裂隙的影响
• 4.7.2 日照降雨干湿循环对边坡模型裂隙的影响
• 4.7.3 温湿度循环及日照降雨干湿循环对边坡模型变形的影响
• 4.7.4 几点结论
• 第五章 石灰处治膨胀土路堤边坡稳定性分析
• 5.1 不同含水量的三轴试验结果及分析
• 5.1.1 试验方案
• 5.1.2 不同含水量试样三轴不固结不排水剪切试验
• 5.1.3 小结
• 5.2 室内干湿循环试验
• 5.2.1 试验目的
• 5.2.2 试验方案
• 5.2.3 干湿循环试验成果及分析
• 5.2.4 小结
• 5.3 干湿循环五次后，不同含水量的不固结不排水三轴剪切强度试验
• 5.3.1 试验目的
• 5.3.2 试验设计
• 5.3.3 试样结果及分析
• 5.3.4 小结
• 5.4 路堤边坡模型的长期稳定性分析
• 5.4.1 气候环境对石灰处治膨胀土长期稳定性影响的简要理论分析
• 5.4.2 石灰处治膨胀土路堤边坡长期稳定性分析
• 5.4.3 三种边坡模型在三种工况下的稳定性分析比较
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 6.2.1 工程设计与施工的一点建议
• 6.2.2 对下一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作及基金项目