基于渗透性的膨胀土裂隙各向异性研究

本项目主要就膨胀土的渗透性及其裂隙分布的各向异性进行了研究。开展了膨胀土裂隙的定量观测研究,改进了图像处理程序和算法，开展了较长历时的现场裂隙观测试验，提出了一种新的、基于电导法的裂隙分布及开展深度的观测方法。进行了裂隙膨胀土渗透性试验研究，揭示了试样尺寸、裂隙发展不同程度、渗透方向等对裂隙膨胀土渗透性的影响规律，初步建立了裂隙与膨胀土渗透性间的关系模型。进行了土体孔隙模型试验和数值模拟研究。完善了均匀分布的孔隙模型，研究了用PFC软件模拟孔隙结构和定量统计孔隙特征指标的方法，并开发了相应的程序。研究了膨胀土裂隙各向异性对边坡渗流场的影响，揭示了裂隙诱导各向异性方向、各向异性程度以及各向异性分布对边坡流场的影响规律。结合实际工程，进行了膨胀土边坡防护方法试验和排水措施数值模拟，建议了实际工程中合适的防护方法和排水措施。 2100433B

青年基金项目对裂隙发展及其对土体强度影响规律进行了定量化研究，结果显示，膨胀土中裂隙分布具有明显的方向性，土体工程力学性质也因此呈现出各向异性特征。初步渗气试验结果表明，渗透性不仅能反映裂隙发育程度，也可表征裂隙的各向异性特征。要真正搞清裂隙对膨胀土性质的影响规律，深入研究裂隙分布的各向异性是前提和基础。本项目拟改进和完善现有测试手段和方法，采用CT法和电（导）法，在现场和室内进行膨胀土裂隙观测试验，研究裂隙的空间分布各向异性特征及演化规律；进行渗气和渗水试验，建立反映膨胀土裂隙各向异性的孔隙分布模型，结合数值模拟手段，分析裂隙形态及分布对土体渗透性各向异性特征的影响机理和规律。试验结合理论研究，定量地揭示膨胀土裂隙各向异性特征及其影响的相关规律，是本项目的特色和创新之处。本项目的研究将有助于加深对膨胀土特性的认识，进一步丰富特殊土研究理论和方法，也有助于膨胀土工程合理处置措施的选择。

书名：各向异性裂隙介质渗透性的研究与评价

• 语种：chi

• 出版地：北京

• 第一责任说明：田开铭,万力著

• 尺寸：26cm

• 分类号：494

1 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 膨胀土的裂隙性与结构特征研究

1．3 分形几何在土体微结构研究中的应用

1．4 裂隙膨胀土渗流特性研究

1．5 主要研究内容

2 南阳膨胀土平面裂隙发育规律

2．1 引言

2．2 试验土样与研究方法

2．3 膨胀土平面裂隙图像处理

2．4 试样均匀性对裂隙发育的影响

2．5 裂隙发育的温度敏感性

2．6 裂隙发育的尺寸效应

2．7 原状土样试件表面裂隙发育形态研究

2．8 重塑土样试件与原状土样试件表面裂隙比较

2．9 本章小结

3 南阳膨胀土裂隙三维空间分布特征

3．1 引言

3．2 裂隙膨胀土工业三维CT扫描试验

3．3 重塑膨胀土裂隙发育过程CT扫描与空间分布特征分析

3．4 本章小结

4 膨胀土干缩开裂微观结构变化特性

4．1 引言

4．2 原状土样微观试验

4．3 不同初始含水率相同压实度重塑膨胀土样微观试验

4．4 不同压实度相同初始含水率重塑膨胀土样微观试验

4．5 不同脱湿环境下重塑膨胀土样微观试验

4．6 压汞试验模型分析

4．6 本章小结

5 微观试验数据分形研究

5．1 压汞试验结果分形模型与计算方法

5．2 压汞试验分形维数计算

5．3 扫描电镜试验结果分形研究

5．4 本章小结

6 膨胀土裂隙扩展规律定量试验研究

6．1 引言

6．2 相同初始状态重塑膨胀土裂隙扩展及油渗试验

6．3 不同压实度膨胀土裂隙扩展及油渗试验

6．4 不同初始含水率膨胀土裂隙扩展及油渗试验

6．5 本章小结

7 南阳裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究

7．1 引言

7．2 土水特征曲线的测定

7．3 相同初始状态膨胀土不同裂隙发育程度室内降雨入渗试验研究

7．4 不同压实度裂隙膨胀土室内降雨入渗试验

7．5 不同初始含水率裂隙膨胀土室内降雨入渗试验

7．6 本章小结

8 裂隙膨胀土双重孔隙介质渗流模型

8．1 引言

8．2 不考虑裂隙的饱和-非饱和渗流

8．3 裂隙膨胀土双重孔隙介质渗流模型概述

8．4 裂隙膨胀土降雨入渗

8．5 本章小结

9 结论与展望

9．1 结论

9．2 应用前景和展望2100433B

第1章 绪论

1．1 概述

1．2 膨胀土工程性质

1．3 膨胀土工程问题

1．4 膨胀土分类与微观结构

1．5 膨胀土基本性质

1．6 膨胀土裂隙成因及危害

1．7 膨胀土裂隙形态描述

1．8 膨胀土边坡稳定计算方法

1．9 本书主要研究内容

第2章 膨胀土裂隙观测方法与量化研究

2．1 裂隙观测方法

2．2 裂隙发育试验及量化指标

第3章 膨胀土裂隙演化理论与试验研究

3．1 变湿和变湿应力

3．2 脱湿条件下膨胀土初始开裂模型

3．3 模型试验验证

3．4 模型参数确定方法

3．5 模型有限元拓展

第4章 裂隙性膨胀土持水性能与强度特性

4．1 非饱和土抗剪强度理论

4．2 非饱和土吸力理论与毛细作用

4．3 吸力量测原理与方法

4．4 裂隙膨胀土试样制备及吸力量测

4．5 裂隙膨胀土强度试验

第5章 裂隙性膨胀土边坡稳定计算方法

5．1 边坡失稳评判标准和稳定计算方法

5．2 常规膨胀土边坡稳定性分析

5．3 考虑膨胀土应变软化效应的边坡稳定性分析

5．4 考虑膨胀土裂隙分布的边坡稳定性分析

5．5 考虑膨胀土裂隙分布和应变软化的边坡稳定性分析

5．6 基于变形控制法的膨胀土边坡稳定性分析

第6章 膨胀土边坡加固技术与工程应用

6．1 常见膨胀土边坡破坏形式

6．2 常见膨胀土边坡加固技术

6．3 “土工膜覆盖 非膨胀性土回填 植草”加固技术试验

6．4 “土工膜覆盖 非膨胀性土回填 植草”加固技术渗流分析

6．5 “土工膜覆盖 非膨胀性土回填 植草”加固技术稳定性分析

6．6 “土工膜覆盖 非膨胀性土回填 植草”加固技术设计与施工 2100433B