基于黄土增湿的工程性状仿真分析

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1、长安大学硕士学位论文黄土增湿的工程性状仿真分析姓名：焦彦利申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：谢永利;刘保健20040101摘要本文以黄土增湿试验资料为基础，运用割线模量法，进一步完善了黄土增湿本构模型；建立了Ko、C和舻值随含水量W变化的关系式。针对黄土地基与边坡不均匀增湿的变形过程，分别提出了浸水变形计算的等效位移法及黄土边坡稳定性评价的应力水平法。基于已有的大变形有限元固结分析程序(LSCFEA)，运用上述理论，编制了相应的黄土增湿变形计算模块，实现了黄土增湿变形的大变形描述。利用该程序对黄土地区

2、公路路堤坡脚积水入渗和路堑边坡坡顶、坡脚入渗这些常见问题进行了数值分析，并对比分析了浸水前后的计算结果。关键词：黄土力学增湿变形本拘模型数值分析应力水平法等效位移法AbstractThispaperimprovesthemoisteningconstitutivemodelofcollapsibleloessusingthesecantmodulusmethodonthebasisofthemoisteningexperimentalresultsofloess．Theformulaof^，0一W，c—Wan

3、d9’一Waleestablished．Aimingatthenon．evenmoisteningdeformationofloessialfoundationandslopeofcut，theequivalent—displacementmethodcalculatingthemoisteningdeformationandthestl'ess．1evelmethodofevaluatingthestabilityofslopealeputforward．Onthebasisoftheexistinglar

4、ge—strainconsolidationfall】iteelementanalysisprogram(LSCFEA)，byusingtheabovetheory，programtocalculatemoisteningdeformationisworkedoutandthelarge·straindescriptionforwettedloessisrealized．Withthisprogram，thesephenomenaofpermeanceatthetoeofsubgrade，atthefooto

5、fcutslopeandatthetopofcutslope，whichiscoinmonatloessdis试ct，isanalyzed，andtheresultsbeforeandbehindpermeancealecompared．Keywords：loesssoilmechan2csmoisteningdeformationconstitutivemodelnumericalanalysisstress-levelmethodequivalent—displacementmethod第一章绪论1．1引

6、言黄土古称“黄壤”，本源于土地之色，是一种第四纪沉积物，具有一系列内部物质成分和外部形态特征，不同于同期的其它沉积物。世界许多国家，如美国的中西部、俄罗斯的南部和澳大利亚等国都有分布，全世界各洲黄土和黄土状土分布的总面积约1300万km2，占陆地面积的9．：；％。我国的黄土和黄土状土的分布面积为64万kmz，占国土面积的6．3％，并且湿陷性黄土的分布面积约为黄土分布面积的3／4。特别是我国西北地区黄土地层最厚，最完整，分布连续，其特性较典型。01随着国民经济的发展和西部大开发战略的实施，基础设施投资、建设力度

7、加大。在黄土地区，黄土是工农业等基础产业发展的基础，也是交通、水利工程及各种工农业民用建筑的地基基础和广泛使用的建筑材料。由于黄土独特的物质组成和结构，使得黄土地区进行各项工程建设时，会不同程度地遇到各种常见的黄土病害问题，如：黄土地基湿陷引起的建筑物裂缝和倾斜、过沟黄土填方路基旋工后的不均匀沉降、挖方高边坡的坍塌等，直接影响着工程施工进度和工程建筑物的正常使用，而导致这些问题的罪魁祸首就是水。因此，研究黄土增湿而导致的变形问题，具有利国利民的重大意义。1．2黄土力学研究进展黄土在工程建筑方面属具有特色的建材

8、和地基，长期以来，一直是我国岩土工程界研究的对象，形成了具有中国特色的黄土科学体系。对黄土的研究主要集中在黄土的结构特性，黄土的工程性质，特别是力学性质和变形特性的研究上，并且取得了一大批令人瞩目的成果，现将这些研究成果做一归纳。1．2．1黄土的结构特性土的结构性，是指土中颗粒或土颗粒集合体以及颗粒间孔隙的大小、形状排列组合与联接等综合特征。因此，土的结构性是土的几何特征(包括土的骨架特征和孔隙特征