南阳膨胀土的持水特性及边坡稳定性分析.pdf

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1、－？響ＺＨＯＮＧＹＵＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ南阳膨胀土的持水特性及边坡稳定性分析蔡鑫硕士专业学位类别（领域）：工程硕士（建筑与土木工程）导师姓名、职称：祝彦知教授李新明讲师．．Ｖ．ｍｍ２Ｑ１７年５月授予单位代码：学号或申齡密级：中原工学院硕士学位论文南阳膨胀土的持水特性及边坡稳定性分析蔡鑫指导獅：祝彦知觀李新明讲师申请学位级别：硕士专业名称：建筑与狀工程提交日期：２０１７年３月论文答辩日期：２０１７年５

2、月位：中原工学院：学健予单位：中原工学院中原工学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体己经公开发表或撰写过的研宂成果。其他同志对本研宄的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。一本人学位论文与资料若有不实切相关的法律责任。，愿意承担学位论文作者签名：＃Ａｍ￣別？年纟月（曰中原工学院学位论文知识产权声明本人完全了解中原工学院有关保护知识产权的规定

3、，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于中原工学院。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被査阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用保影密论印文、缩待解印或密后扫描适等复制手段保存和汇编本学位论文■＝用本声明。、，＾学麻位论文作者签名：指导教师签名：摘要膨胀土具有膨胀性、裂隙性和超固结性，这其中以膨胀性最为突出。原状膨胀土与重塑膨胀土的膨胀性能差别显著。研究认为工程开挖等过程对膨胀土的卸荷扰动是诱发膨胀土边坡工程灾害的一个促进因素。

4、研究不同卸荷扰动状态膨胀土的膨胀特性对于优化膨胀土边坡工程施工与设计意义重大。“无水不滑坡”，持水特性对膨胀土的膨胀性及力学特性也有重要影响。目前该研究主要集中于干湿循环、初始含水率等因素对膨胀土膨胀性及强度参数等的影响，而对于水化时间这一重要变量的研究较少。膨胀土由于具有显著的吸水膨胀、失水收缩过程，导致其与一般粘性土土水特征曲线的吸湿与脱湿过程差异较大。故开展不同扰动状态与水化时间膨胀土的膨胀性和膨胀土全吸力过程吸湿-脱湿特性研究，可深化膨胀土膨胀特性和持水特性的认识，为膨胀土地区边坡工程设计提供参考。本文以膨胀土边坡开挖失稳破坏为背景，以南阳膨胀土

5、为研究对象，采用室内试验、理论分析和数值计算的方法，结合非饱和土力学，重点研究了结构性对膨胀土土水特征曲线的影响和不同扰动状态与水化时间的膨胀土膨胀性演化规律；最后，通过ANSYS有限元软件，对膨胀土在不同水化时间作用下的膨胀特性对边坡稳定性的影响规律进行分析和探讨，为膨胀土地区边坡灾害防治提供理论依据。本文研究内容和研究成果如下：（1）考虑吸湿-脱湿的全吸力过程膨胀土持水特性研究选取原状膨胀土样与相同干密度重塑膨胀土样，在压力板仪对土样脱湿-吸湿全过程土水特征曲线研究；通过溶液法，对南阳膨胀土样进行土水特征曲线研究，并与压力板仪法所得曲线进行对比与修正

6、；对比重塑与膨胀土吸湿-脱湿土水特征曲线，分析发现孔隙结构以及孔隙分布是影响土水特征曲线的主要原因；通过VanGenuchten模型、Fredlund-xing3参数模型、Fredlund-xing4参数模型以及Gardner模型对原状膨胀土与相同干密度重塑膨胀土土水特征曲线拟合，发现4个模型拟合效果较好。对比小吸力范围（吸力小于1200kPa）和全吸力范围（吸力小于286MPa）各模型拟合参数，发现其拟合参数有所不同。（2）不同水化时间下的膨胀土变形特性试验模拟边坡开挖，在经历了不同卸荷幅度（拟定40kPa、80kPa、160kPa、240kPa）后进

7、行不同水化时间的重新固结过程，进而开展不同水化时间（拟定0d、1d、10d、60d）下膨胀土的变形特性试验，发现卸荷扰动幅度越大，膨胀土的膨胀率越高。膨胀土的膨胀率随着水化时间的增加而小幅升高，一般在10d左右完全稳定，大于规范要求的24h膨胀率。I最后对其膨胀特性进行了解释。（3）膨胀土边坡稳定性研究通过ANSYS软件等对不同水化时间与卸荷幅度膨胀土边坡稳定性进行分析，发现水化时间与卸荷幅度对膨胀土稳定性均有一定影响。关键词：膨胀土；胀缩特性；水化时间；持水特性；室内试验IIAbstractExpansivesoilisswelling,fissure

8、andover-consolidatedintheexpansion.Undis