黄土地基浸水过程水气变化规律研究

发布时间：2023-04-02 22:58

　　近年来,随着“西部大开发”和“一带一路”等国家战略的实施,平山造城、治沟造地和长输气工程等大型项目日益增多,黄土高原地区出现了新的发展机会。同时,人们频繁的工程建设活动中也遇到了许多关于非饱和土的问题。在非饱和土中,孔隙中的水在重力作用下可以自由流动,当水分子受力不平衡时,水分子便依靠土颗粒周围的水膜产生运移。目前,对于非饱和土中水相和气相的迁移规律的研究结果能直接应用于工程实际中的少之又少。非饱和土中水、气的迁移规律是非饱和土力学的主要研究对象。与饱和土不同,由于非饱和土体中气相的存在,气体的流动也就相继产生,气体所产生的气压在一定程度上阻碍了水分的自由流动,使非饱和土中水气运移规律更加复杂。本文主要对非饱和黄土在浸水入渗条件下的渗流规律研究,通过自制的孔隙气压测试设备对非饱和土中孔隙气压力进行测试。研究非饱和黄土在浸水入渗条件下,不同的初始体积含水量和压实度对土中水、气运移的影响以及不同深度处的土体体积含水量和孔隙气压力的变化规律。并且结合一个现场浸水试验案例,运用Geo-Studio有限元软件中的SEEP/W模块和AIR/W两大模块耦合计算,对比分析了在考虑空气压力和不考虑空气压...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 问题的提出及研究意义
        1.1.1 问题的提出
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 非饱和土气压测试设备国内外研究现状
        1.2.2 非饱和黄土水分渗流特性的国内外研究现状
    1.3 论文的主要研究内容
2 非饱和土渗流相关理论
    2.1 概述
    2.2 非饱和土中水、气迁移相关理论
        2.2.1 基质吸力与土-水特征曲线
        2.2.2 达西定律
        2.2.3 Fick定律
        2.2.4 非饱和土的入渗
        2.2.5 渗透系数与饱和度、基质吸力的关系
    2.3 非饱和土的渗透特性
        2.3.1 非饱和渗透系数的确定
        2.3.2 土壤入渗的概念及意义
        2.3.3 土壤入渗过程
        2.3.4 土壤入渗水气二相流
    2.4 本章小结
3 地基模型浸水过程水气变化规律试验研究
    3.1 孔隙气压监测装置的研制
        3.1.1 孔隙气压装置的研究背景及存在问题
        3.1.2 新型孔隙气压检测装置的研制
    3.2 试验目的
    3.3 试验方案及过程
        3.3.1 试验方案
        3.3.2 传感器布置
        3.3.3 试验过程
    3.4 试验结果及分析
        3.4.1 浸水入渗过程中土中体积含水量的变化
        3.4.2 浸水入渗过程中土中孔隙气压力的变化
        3.4.3 不同深度处的土体体积含水量和孔隙气压力的变化
    3.5 本章小结
4 数值模拟计算与结果分析
    4.1 有限元分析软件简介
        4.1.1 Geo-Studio软件介绍
        4.1.2 SEEP/W模块的简介
        4.1.3 AIR/W模块的简介
    4.2 现场原位浸水试验工程概况
    4.3 模型的建立及网格的划分
        4.3.1 模型的建立
        4.3.2 基本参数的设置
        4.3.3 网格划分
        4.3.4 边界条件
    4.4 数值计算结果及分析
        4.4.1 渗流过程中土体体积含水量的变化
        4.4.2 渗流过程中土体孔隙气压的变化
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3780134