高寒區(qū)膨脹土渠道劣化機理

目錄
第1章　緒論1
1.1　膨脹土渠道典型破壞特征3
1.2　膨脹土基本特性研究現(xiàn)狀4
1.2.1　膨脹土的裂隙性4
1.2.2　膨脹土的強度衰減性6
1.3　膨脹土渠道破壞機制及穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀8
1.3.1　膨脹土渠道邊坡的現(xiàn)場原型試驗和模型試驗8
1.3.2　膨脹土渠道邊坡的穩(wěn)定性分析方法10
1.4　高寒區(qū)季節(jié)性運行渠道濕干凍融耦合作用條件10
第2章　濕干和凍融循環(huán)下膨脹土裂隙演化規(guī)律15
2.1　膨脹土裂隙試驗的設(shè)計和方法15
2.1.1　試驗材料與方法15
2.1.2　試樣表面及內(nèi)部裂隙采集24
2.2　濕干凍融耦合作用下膨脹土裂隙演化規(guī)律29
2.2.1　試樣表面裂隙開裂模式29
2.2.2　試樣表面裂隙率分布及水分變化31
2.2.3　試樣內(nèi)部裂隙的三維重建形態(tài)分布35
2.2.4　試樣內(nèi)部切片裂隙率及裂隙深度分布35
2.2.5　試樣內(nèi)部裂隙的空間形態(tài)特征39
2.2.6　試樣內(nèi)部非水平裂隙長度及連通性特征44
2.2.7　試樣內(nèi)部裂隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)評價50
第3章　濕干和凍融條件下膨脹土強度衰減特征56
3.1　膨脹土強度試驗的設(shè)計和方法56
3.1.1　渠道現(xiàn)場邊界條件56
3.1.2　試驗裝置及試驗過程57
3.2　試驗結(jié)果與分析59
3.2.1　濕干及凍融過程對膨脹土力學(xué)特性的影響59
3.2.2　循環(huán)次數(shù)及干密度對膨脹土力學(xué)特性的影響63
3.3　濕干凍融耦合作用下膨脹土的損傷演化規(guī)律71
3.3.1　濕干及凍融過程對膨脹土損傷規(guī)律的影響71
3.3.2　循環(huán)次數(shù)及干密度對膨脹土損傷規(guī)律的影響75
第4章　膨脹土渠道凍融過程離心模擬技術(shù)79
4.1　土工離心模擬的基本原理及發(fā)展79
4.2　膨脹土渠道凍融循環(huán)離心模型試驗設(shè)備80
4.2.1　熱交換裝置的研制80
4.2.2　凍融離心模型箱84
4.2.3　凍融離心測量系統(tǒng)84
4.3　膨脹土渠道凍融過程離心模型試驗85
4.3.1　模型的設(shè)計與制作85
4.3.2　量測儀器埋設(shè)89
4.3.3　溫度輸出設(shè)置90
4.3.4　試驗結(jié)果及分析91
第5章　高寒區(qū)膨脹土渠道干濕與凍融耦合過程離心模擬110
5.1　膨脹土渠道干濕循環(huán)離心模型試驗110
5.1.1　試驗設(shè)備及相似比尺110
5.1.2　模型試驗方案與測點布置117
5.1.3　試驗工況及過程模擬120
5.1.4　干濕循環(huán)對膨脹土渠道坡穩(wěn)定性的影響分析120
5.2　膨脹土渠道干濕凍融耦合離心模型試驗150
5.2.1　試驗設(shè)備的研制與開發(fā)150
5.2.2　使用方法與特點155
5.2.3　初步應(yīng)用156
第6章　高寒區(qū)膨脹土渠道的破壞機制及穩(wěn)定性161
6.1　高寒區(qū)膨脹土渠道的破壞特征161
6.1.1　現(xiàn)場渠道破壞斷面地質(zhì)及氣象條件161
6.1.2　現(xiàn)場斷面破壞形態(tài)及內(nèi)部特征161
6.2　高寒區(qū)膨脹土渠道的破壞模式及失穩(wěn)過程163
6.2.1　膨脹土裂隙的主要發(fā)育過程163
6.2.2　膨脹土裂隙傳播路徑發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象的內(nèi)在機理164
6.2.3　膨脹土渠道的破壞模式及失穩(wěn)過程166
6.3　高寒區(qū)膨脹土渠道的破壞機制及數(shù)值模擬170
6.3.1　渠道模型及計算方案170
6.3.2　數(shù)值模擬結(jié)果與分析178
參考文獻186