高液限土在路堤工程中的应用研究

结合公路工程,研究高液限土的物理和力学特性,探讨高液限土路堤填料的工程处治措施,对实施特定条件下的路基工程具有理论与实际的指导意义.     

基于蒙特卡洛方法的降雨条件下非饱和土边坡稳定性研究

通过构建非饱和土边坡数值模型,利用蒙特卡洛方法对不同降雨、土壤参数条件下模型边坡土壤孔隙水压力、土壤含水率与边坡稳定性关系进行研究.结果表明:低渗透性的黏性土边坡降雨下的稳定性降低的原因是非饱和区域含水率升高,基质吸力丧失,降雨结束后受水分迁移的影响边坡安全系数持续降低;高渗透性的粉质砂土和壤质砂土边坡降雨阶段雨水入渗...     

硫酸盐渍土热-质迁移试验与耦合模型

为研究西部寒旱区盐渍土传热传质行为，首先，在无压补给条件下进行非饱和硫酸盐渍土的单向冻结试验；其次，考虑结晶潜热、结晶阻抗及结晶消耗等因素，建立非饱和硫酸盐渍土水-热-盐三场耦合模型；最后，采用COMSOL Multi-physics对耦合模型进行数值模拟，将模拟结果与试验数据进行对比分析.研究结果表明：盐渍土内温度随冻结时长呈三阶段发展，逐步形成上冷下暖的温度梯度；在温度梯度和基质吸力双重驱动下，水、盐向冻结锋位置迁移，冻结锋位置水、盐含量出现峰值，峰值含水率、含盐量相较初始值分别增加2.16%和0.28%；冻结锋沿冻结温度线移动，形成冻结锋面；土柱最大冻结深度约为15.5 cm.     

非饱和土体水平冻结过程中的水热耦合作用机制研究

土体在冻结过程中伴随热量传递、冰水相变、水分迁移等演化过程，其水热耦合作用机制非常复杂。为此，在进行演化方程组解耦、冻结锋面精细化处理的同时，采用土体冻结特征曲线改进未冻含水量计算，引入总含水量优化冰组分生成，提出一种新的水平冻结水热耦合理论计算模型。基于隐式有限差分方法对该模型进行数值求解，结合试验结果验证其有效性。最后，以张掖壤土为研究对象，分析非饱和土体的水热耦合演化规律。研究表明，土体在冻结过程中，未冻区的水分会向冻结区迁移，在锋面位置处发生水分积聚；在孔隙率相同的情况下，土体的初始含水量越高，其温度下降速度越快，冻结区含水量的增加也更为显著。土体的冷源温度越高，冻结锋面的发展速度越慢，从而使得水分迁移时间更为充分，对应的冻结区平均含水量越高，水分积聚现象也越突出。冰阻抗在冻结锋面附近影响土体中的水分迁移，使其含水量及热扩散系数下降，从而影响温度场的演化。     

考虑固液二相互态特性的流固耦合模型

为研究岩土体内的流固耦合作用对道路工程中道路建筑物/构筑物的变形和沉降，聚焦于构建考虑固液二相互态特性的流固耦合模型，首先构建以含水率为参数的固相物性参数方程（弹性模量、体积模量、极限偏应力）和以孔隙比为参数的液相物性参数方程（饱和含水率、残余含水率、Gardner模型参数），其次建立考虑固液二相互态影响的固相本构方程（邓肯-张模型）和液相本构方程（Gardner模型），之后将新构建的本构方程与固液二相控制方程联合使用构建出考虑固液二相互态特性影响的流固耦合模型。以非饱和黄土为研究对象，利用数值模拟软件构建考虑固液二相互态影响的非饱和土流固耦合数值模型，探索固液二相互态特性对非饱和土流固耦合影响机制。研究结果表明：随着含水率的增大，固相物性参数（弹性模量、体积模量、极限偏应力）均呈减小的趋势；含水率增大使得土体强度减小，表现为达到相同的应变，土体的应力减小；含水率增大，相同的变形情况下，土体所承受的荷载变小。随着孔隙比的增加，饱和含水率线性增加，残余含水率线性减小，Gardner模型参数β呈指数减小，土体内有效饱和度也随之增加；孔隙比增大还会导致土体饱和渗透能力的减小，非饱和相对渗透系数增加。在相同的载荷条件下，相较于未考虑互态影响的流固耦合模型，考虑互态影响的模型模拟的土体变形量较大，含水率、压力水头较小。     

陕北Q2黄土入渗模型优化及边坡稳定性分析

采用Brooks&Corey土水特征曲线公式对Green-Ampt模型中入渗剖面的非饱和过渡区进行计算，得到优化的Green-Ampt公式；引入湿润层重分布比例函数的概念，采用Seep/W模拟非饱和土壤水分性质数据库（UNSODA）中256个样本10种类型土的降雨入渗过程，得到湿润层重分布函数的解析表达式；基于本文改进的Green-Ampt模型、湿润层重分布函数及Frdlund抗剪强度公式，推导出改进的边坡稳定计算公式；以陕北延安地区樊庄Q2黄土高边坡为算例与前人修正过的Green-Ampt模型解结果进行对比，验证新模型的适用性，经验证本文改进的Green-Ampt模型适用性好。