基于黄土湿陷的大变形有限元分析

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1、长安大学硕士学位论文黄土湿陷的大变形有限元分析姓名：路凯冀申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：谢永利2001.5.1内容提要本文依托国家自然科学基金项目《黄土湿陷的大变形理论描述与数值仿真分析》(NO．598780401)，在广泛总结前人有关黄土力学和非饱和土力学研究成果的基础上，针对黄土地基非均匀浸水增湿的变形过程，引入了二维非饱和土积水入渗模型和黄土增湿本构关系，并提出了浸水变形计算的初应变法。基于已有的大变形有限元固结分析程序(LSCFEA)，运用上述理论，编制了相应的黄土浸水变形计算模块，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公路路基坡脚积水入渗这一

2、常见问题进行了数值分析，比较了大、小变形的分析结果，并初步探讨了应力路径和增湿路径对变形的影响。v、／、，／，、关键词：非饱和土黄土另学黄土湿陷浸水增湿菱形本椅关系大变形数值分析AbstractThispaperisanimportantpartofthescientificproject((Large—straindescriptionandnumericalimitationanalysisforhydrocompactionofloess))(authorizednumder：598780401)．Basedontheanalysisofliteraturesaboutl

3、oesssoilmechanicsandunsaturatedsoilmechanics，themoisteningdeformationofloessalfoundationbynon—eveninundationisemphasizedand2-Dpoolinginfiltrationmodeloftheunsaturatedsoilandmoisteningstress—strainrelationshipofloessissuggested．Theinitialstrainmethodisadvisedtocomputethemoisteningdeformation．

4、Onthebasisofexistinglarge—strainconsolidationfiniteelementanalysisprogram(LSCFEA)，byadoptingtheabove—mentionedtheory,programtocalculatemoisteningdeformationisworkedoutandthelarge·straindescriptionforwettedloessisrealized．Bythisprogram，thephenomenonofpoolinginthetoeofsubgrade，whichiscommonpla

5、ceinloessdistrict，isanalyzed．Theanalysisresultsofthelarge·strainandthesmall·strainarecompared．Theinfluenceofstresspathandthemoisteningpathisdiscussedinitially．Keyword：unsaturatedsoilloesssoilmechanicshydrocompactionofloessinundationmoisteningdeformationconstitutiverelationlarge—strainnumeric

6、alanalysis第一章绪论§1．1引言黄土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的特征，不同于同时期的其它沉积物。在我国，黄土和黄土状土的分布面积约为64万lun，主要集中在北纬30。～49。，东经75。～127。之间，特别是我国西北地区，黄土地层最厚，最完整，发育好，地层全，分布连续，其特点较为典型。我国的湿陷性黄土分布面积约为黄土分布总面积的3／4。湿陷性黄土的主体为晚更新世(Q3)和全新世(Q4)新黄土，它们一般位于地层的上部，其厚度约为10～20m。公路、铁路、水利、农田、工业与民用建筑等工程建设与这些地层息息相关。建国以来的50年里，广大工程技术人员

7、结合国家基本建设对黄土的基本性质和工程特性进行了深入的研究。研究所取得的成果体现于“66，78，90湿陷性黄土地区建筑规范”的制定。现在，新的黄土规范也即将问世。尽管如此，对黄土湿陷的认识上仍存在不足，在实际工程建设中，由于黄土湿陷造成的工程事故屡见不鲜。随着国家西部大开发战略的实旆，许多重点工程和重大项目纷纷上马，它们不可避免地面临黄土地基湿陷问题，特别是在高等级公路建设中，黄土湿陷性造成的危害性态和处置原则与建筑方面的要求存在很大差别。因此，深入研究湿陷性黄土的工程性质不仅具有重要的理论