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考虑渗流影响的花岗岩残积土的非饱和工程性质研究

作　者: 王艳群
导　师: 林鹏
学　校: 汕头大学
专　业: 结构工程
关键词: 花岗岩残积土土-水特征曲线渗剪强度非稳定渗流安全系数
分类号: TU43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在陆地上非饱和土的分布是非常广泛的,其覆盖面积远远大于饱和土。非饱和土不同于饱和土,其工程性质也与饱和土有着很大的差异。随着人类各项工程行为的扩展以及科学经济的发展,越来越多的非饱和土的工程问题需要解决。本论文主要研究的是非饱和的花岗岩残积土。我国的花岗岩分布非常广泛,其中闽粤沿海地区尤为突出,加之该区位于亚热带东南季风气候区,风化作用非常强烈,所以在东南沿海地区有着很厚的花岗岩残积土的覆盖层。花岗岩残积土是一种特殊性土,有其独有的组成和结构特征及突出的工程特性,如不均匀性和各向异性、软化和崩解性、扰动性等。而这些特殊性一直没有引起普遍关注和高度重视,以至在许多场合被当作一般粘性土对待,导致工程事故或投资浪费。在天然状态下花岗岩残积土具有较低的压缩性、较高的承载力和较大的抗剪强度,但遇水后,特别是饱和状态时力学性质显著降低。所以研究在渗流影响下花岗岩残积土的非饱和工程性质具有很强的实际指导意义。本文主要通过扫描电镜、非饱和土四联剪仪、非饱和土直剪仪和非饱和土三轴仪来研究花岗岩残积土的非饱和工程性质,并结合实际工程分析在渗流影响下堤围的安全稳定性。研究工作主要有以下几个方面: 1、研究花岗岩残积土的微观结构。首先分析花岗岩残积土的微观结构特征(共性研究),然后分别讨论在不同的基质吸力下的土体的微观结构特点,从微观的角度上探讨了非饱和土的微观结构特征。2、测定了花岗岩残积土的土-水特征曲线,并通过VG模型进行非线性拟合得到相关参数S s、S r、g a、g n,在试验过程中发现非饱和土的含水率不仅仅与基质吸力有关还和土体的上覆压力有一定的关系,然后分别测定不同竖向压力下的土-水特征曲线,并对其进行拟合。3、利用测定的土-水特征曲线求得花岗岩残积土的非饱和渗透系数,并通过VG函数拟合得到相关经验参数g l。4、花岗岩残积土的非饱和抗剪强度的研究。通过非饱和土直剪试验与非饱和土三轴试验,分别测定其直剪强度和三轴抗剪强度,探讨非饱和状态下的抗剪强度特征值以及其引伸的三维M-C破坏包面。5、非饱和花岗岩残积土的渗剪试验,通过实现在非饱和土的剪切试验中引入渗流,来探讨在有渗流的情况下,非饱和花岗岩残积土的抗剪强度的变化。6、将上述试验成果引入到数值分析中,分析实际工程算例。凭借Plaxis的二维分析功能以及其子模块PlaxFlow,分析汕头大围加固前后在稳定渗流和非稳定渗流情况下的渗流情况和安全稳定性分析,经分析得到加固后的堤围满足设计要求。

考虑渗流影响的花岗岩残积土的非饱和工程性质研究

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