膨脹土的開裂規(guī)律試驗(yàn)研究及含裂隙膨脹土滲流場的數(shù)值模擬.pdf

1、　　膨脹土是一種具有顯著脹縮性、裂隙性和超固結(jié)性三大特性的特殊性粘土，遇水膨脹、失水收縮是其典型特性，三大特性中的裂隙性是造成“逢塹必滑，有堤必塌”的關(guān)鍵因素。因此，開展膨脹土開裂規(guī)律方面的研究，具有重要的理論意義和工程價(jià)值。本文首先根據(jù)膨脹土試樣的失水收縮、吸水膨脹的變形規(guī)律，設(shè)計(jì)了一套室內(nèi)膨脹土裂隙發(fā)育試驗(yàn)，然后利用 Matlab 程序編制裂隙圖片處理程序?qū)α严秷D片中裂隙特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，總結(jié)裂隙發(fā)育的規(guī)律，最后根據(jù)裂隙特征參數(shù)結(jié)合膨脹

2、土膨脹試驗(yàn)，利用Fortran語言編寫含有裂隙膨脹土滲流場分析的有限元程序，來計(jì)算分析含裂隙膨脹土體的滲流場問題。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　(1)通過開展膨脹土室內(nèi)不同初始條件的收縮、膨脹試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：膨脹土的膨脹、收縮變形時(shí)程規(guī)律可以采用藥物反應(yīng)的對(duì)數(shù)模型進(jìn)行定量化分析；膨脹土吸水膨脹變形隨含水量的增加呈線性遞減，隨干密度增加呈線性增加關(guān)系；膨脹土失水收縮變形與其相反，隨含水量的增加呈線性增加、隨干密度的增加呈線性遞減關(guān)

3、系。
　　(2)通過數(shù)字圖像處理的基本理論、處理方法的學(xué)習(xí)，利用Matlab軟件建立了圖像灰度化、圖像閥值選取、圖像二值化、圖像去雜橋接、圖像提取骨架、圖像裂隙統(tǒng)計(jì)、程序 GUI 界面化七步驟的裂隙圖像分析方法程序，使編制的裂隙圖像處理程序能很好的對(duì)膨脹土試樣開裂過程進(jìn)行連續(xù)、動(dòng)態(tài)、無損及定量觀測與統(tǒng)計(jì)。
　　(3)通過開展膨脹土在失水作用下的裂隙發(fā)展規(guī)律進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，研究膨脹土裂隙的開展規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果分析表明：膨脹土

4、裂隙發(fā)育規(guī)律與膨脹土膨脹、收縮變形一樣，可以采用藥物反應(yīng)的對(duì)數(shù)模型對(duì)其時(shí)程規(guī)律進(jìn)行定量化分析；裂隙與初始條件成線性關(guān)系，隨含水量的增加而增加，隨干密度的增加而降低。
　　(4)將裂隙視為一種具有深度、寬度土體材料，編制了考慮裂隙愈合的膨脹土滲流計(jì)算有限元程序，并將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與無裂隙相同尺寸的膨脹土樣滲流計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明：裂隙加劇了水份入侵，裂隙周圍土體的吸力在降雨入滲過程中迅速衰減；降雨入滲過程中，淺表層土體吸力明