大氣作用下非飽和黃土路基濕度變化及影響因素研究.pdf

1、本文主要以西北地區(qū)的黃土路基為研究對象，以夏秋季節(jié)，大氣作用下的降雨—蒸發(fā)作用對路基濕度場、溫度場以及變形的循環(huán)作用機理為研究目的；采用室內(nèi)物理力學試驗、人工填筑模型試驗以及有限元數(shù)值分析等多種研究方法，詳實展開了降雨—蒸發(fā)循環(huán)作用下非飽和黃土路基土體含水率、溫度、孔隙水壓力以及變形的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律和穩(wěn)定性研究；并對不同大氣作用下，路基土體濕度場、溫度場以及橫向變形的變化規(guī)律和影響因素進行分析。主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　首先，總

2、結(jié)了現(xiàn)有非飽和黃土路基在大氣作用下的基本理論、入滲理論和蒸發(fā)理論，為下文的試驗和數(shù)值模擬打下堅實的理論基礎(chǔ)；對所選用的非飽和黃土的填土土樣進行了室內(nèi)物理特性的測試，測定了其級配曲線、最優(yōu)含水率、最大干密度、液限、塑限、飽和滲透系數(shù)等物理力學參數(shù)，為下一步的模型試驗和數(shù)值分析做好準備工作。
　　其次，自行設(shè)計開展了非飽和黃土路基邊坡的降雨—蒸發(fā)模型試驗，模擬了不同大氣作用對路基的影響，監(jiān)測記錄了不同大氣作用下路基模型土體的含水率、溫

3、度和位移的變化過程；發(fā)現(xiàn)非飽和黃土路基邊坡在降雨入滲過程中，對應(yīng)著一個臨界入滲強度；路基邊坡的表層土體含水率的變化比較明顯；中雨對路基土體濕度變化的影響深度最大；路基不同位置土體含水率受到影響的程度不盡相同；非飽和黃土路基中水分的入滲速度要大于蒸發(fā)速度。
　　最后，在前述室內(nèi)物理特性試驗和模型試驗的基礎(chǔ)上，通過非飽和土體滲流分析軟件Geo-Studio模擬了非飽和黃土路基邊坡在降雨入滲和日照蒸發(fā)作用下，土體含水率、土體溫度、以及孔

4、隙水壓力的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)土體負孔隙水壓力與降雨時間和降雨強度成負相關(guān)；在相同的日照時間下，坡中土體溫度上升的幅度最大；降雨作用對路基土體溫度的影響，表現(xiàn)為土體含水率的增加進而降低土體溫度的變化幅度并增大大氣溫度對路基溫度場的影響深度。
　　大氣作用對黃土路基邊坡的循環(huán)作用機理是一個非常復雜的問題，本文雖然做了大量的工作，但是受非飽和土理論發(fā)展水平、試驗條件及研究方法的限制，同時模型試驗和數(shù)值模擬與大氣作用實際的影響仍有較大差別，測