考慮土中水分遷移的路塹邊坡凍融失穩(wěn)數(shù)值分析.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TU445學校代碼：10213國際圖書分類號：625密級：公開工學碩士學位論文考慮土中水分遷移的路塹邊坡凍融失穩(wěn)數(shù)值分析碩士研究生：徐昊導師：陶夏新教授申請學位：工學碩士學科：結(jié)構(gòu)工程所在單位：土木工程學院答辯日期：2009年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要在季節(jié)凍土區(qū)，經(jīng)常在開春的融化季節(jié)發(fā)生路塹土質(zhì)邊坡的淺層失穩(wěn)滑塌，輕者造成修復(fù)的工程量、經(jīng)費投入增加，重者造成對正常通行的影響。這種

2、凍融失穩(wěn)與凍融過程中的水分遷移有密切的關(guān)系。為了深入分析路塹土質(zhì)邊坡凍融失穩(wěn)過程中水分遷移的影響，本文結(jié)合作者導師課題組最近發(fā)展的凍融過程中水分遷移模型，估計在秋天、冬天、春天的含水量分布、淺部土層抗剪強度參數(shù)的變化，借助大型軟件ABAQUS分析了一個10米高，初始含水量30%的土坡內(nèi)力、變形和塑形應(yīng)變的分布。在幾種邊坡穩(wěn)定性計算方法、巖土材料中土的各種屈服準則的歸納基礎(chǔ)上，系統(tǒng)闡述了水分遷移的研究進展和本文引用的水分遷移模型，有限單元

3、的基本原理和計算基本步驟。據(jù)當?shù)氐牡乇須鉁亟y(tǒng)計資料，以10月10日為凍結(jié)開始的日期，3月10日為融化開始的日期，即凍結(jié)后150天。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，最大凍結(jié)深度為1.6米，對照凍融試驗中獲取的不同深度的溫度隨時間的變化曲線，本文建立了凍結(jié)深度隨時間的變化關(guān)系、溫度梯度與距凍結(jié)鋒面距離的關(guān)系、融化土層底面隨時間的關(guān)系、溫度梯度與據(jù)凍融界面距離的關(guān)系。用修正的Fick定律來描述凍結(jié)過程中的水分向上遷移，增加了溫度梯度的影響項，按每10天為一

4、個步距，計算凍結(jié)后含水量的變化。融化中水分向下滲流用修正的非飽和土達西定律描述，也增加了溫度梯度的影響項，亦按每10天為一個步距，計算融化后含水量的變化。結(jié)果顯示，在凍融界面上的土層中含水量可以增加20%。顯然，含水量的變化會導致相應(yīng)土層抗剪強度的變化。本文根據(jù)收集到的有限數(shù)據(jù)，建立了含水量與抗剪強度參數(shù)內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的關(guān)系。據(jù)此，按含水量的變化一步步修改了土層抗剪強度的參數(shù)。借助ABAQUS軟件，采用MC模型考慮土的彈塑性，計算了秋