非饱和黄土气态水与液态水迁移的试验研究

论文摘要

非饱和土黄土是工程实践中经常遇到的土,非饱和黄土长期暴露在空气中,受到太阳辐射,蒸发,降雨等因素的影响,黄土中的含水量会发生变化对土的强度影响很大,含水量变大黄土的强度会降低,由此会引起许多灾害如黄土窑洞出现滑塌、洞顶开裂、窑洞漏水、洞内土层剥落等灾害,市政工程出现的冻胀、塌岸、沉陷、网裂等病害,路基工程出现沉陷、塌方、波浪、纵裂、水沟失稳等病害,水利工程出现的冻胀、塌岸、砌体开裂等病害。非饱和黄土中水分的迁移是由多方面因素引起的,本文主要研究重复冻融作用下非饱和黄土中的水分迁移,这对于弄清冻融作用下水分迁移规律和含水量变化后土体强度的变化极其重要,同时对于减少及预防窑洞、路基、市政、水利等方面的灾害,为人民和国家减少经济损失具有极为重要价值。本文先试验研究了非饱和黄土在重复冻结及消融作用下的水分迁移规律,试验结果显示,随着重复冻融次数的增加水分逐渐从正温段向负温段迁移运动,并随着冻融次数的增加含水量峰值面向负温段移动,试验成果同时显示,含水量越高迁移运动速度越快,含水量峰值面向负温段移动越快。其次试验研究了非饱和黄土在重力势作用下的水分迁移研究,成果显示：对非饱和黄土当含水率较低且土样较小时,重力势问题难以通过室内试验探讨。最后试验研究了非饱和黄土在密度梯度下的水分迁移研究,试验成果显示,非饱和黄土在密度梯度下水分从密度小处向密度大处迁移运动,并且随时间推移水分迁移运动愈明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.1.3 水分迁移研究现状
• 1.2 本文研究方法及研究工作内容
• 2 土冻结过程中水分迁移机理
• 2.1 概述
• 2.2 冻土中水分迁移的驱动力
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 影响水分迁移驱动力的基本要素
• 2.3 非饱和土水分运动
• 2.3.1 土体水流动的达西定律
• 2.3.2 非饱和土体水分运动的基本方程
• 2.4 非饱和土水分迁移机理
• 2.5 季节冻土冻结与融化计算方法
• 2.5.1 概述
• 2.5.2 土冻结、融化时的热特征
• 2.5.3 基本方程
• 2.5.4 Stephen解
• 3 重复冻融作用下的水分迁移试验研究
• 3.1 试验介绍
• 3.2 试验分析
• 3.2.1 重复冻融次数对含水量的影响
• 3.2.2 初始含水量对水分迁移量及对峰值的影响
• 3.2.3 小结
• 3.3 冻融作用对黄土地区窑洞灾害的影响的有限元分析
• 3.3.1 引言
• 3.3.2 计算模型及参数确定
• 3.3.3 计算结果分析
• 3.3.4 小结
• 4 非饱和土在重力势下的水分迁移试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 试验装置
• 4.3 试验数据及分析
• 4.4 小结
• 5 非饱和黄土在密度梯度下的水分迁移试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 试验装置
• 5.3 试验数据及分析
• 5.4 小结
• 6 试验结论及建议
• 6.1 本文研究结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录