环境因素对膨胀土边坡内温度场、湿度场影响的模型试验研究

摘要

本文以广西南宁典型膨胀土为研究对象，制作膨胀土边坡模型。利用环境发生器，通过模拟环境温度、环境相对湿度以及降雨等气象环境因素，观测在气象环境因素改变条件下，膨胀土边坡模型内温度场、湿度场的分布与变化规律。同时对气象环境因素改变条件下，边坡模型土体裂隙、位移进行观测与描述。 环境温度、相对湿度、降雨影响着边坡土体内热量的传递、温度的改变。环境相对湿度较高的情况下，土体内温度变化速率较快；降雨前后，边坡模型土体内温度的变化速率发生了变化，环境相对湿度、环境温度相同，降雨后温度变化速率减慢；只改变环境相对湿度、环境温度以及降雨，对边坡土体内温度场的影响深度在0.8m左右，土体表面0.5m内温度变化幅度较大；随着深度的增加，温度的滞后效应逐渐明显。 环境温度、相对湿度、降雨对边坡土体内湿度场均有较大影响。环境温度、相对湿度改变对边坡土体内部含水量的影响深度为0.5m左右，土体含水量变化幅度最大为3.5％；降雨对边坡土体内含水量的变化影响较大，影响深度1.0m左右，土体含水量变化幅度最大为5.5％；边坡土体的饱和渗透系数随着土体含水量的增加相应增大。 环境温度、相对湿度的改变对边坡模型土体裂隙的发育与发展有较大影响，裂隙最宽达6mm，最深达6cm；而对边坡模型土体表面位移影响较小。降雨前后随着干湿循环次数的增加，边坡土体表面的裂隙的类型发生了改变，裂隙的发育与开展加速了雨水的入渗，使得边坡表面的位移逐渐增大，最终导致边坡表面土体饱和、松动。 通过此次模型试验，积累了经验，得到了许多有用的数据，对今后的模型试验以及研究具有指导与借鉴意义。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1引言

1.2国内外研究现状

1.2.1膨胀土研究概况

1.2.2土体温度、湿度计算理论研究概况

1.2.3试验手段研究概况

1.3本文主要工作

第二章试验模型的设计与制作

2.1试验设备简介

2.1.1环境发生器简介

2.1.2 TDR简介

2.1.3 LZT-5085温度传感器简介

2.2边坡模型的设计与制作

2.3测试仪器的埋设

2.3.1 TDR测试管的埋设

2.3.2温度传感器的埋设

2.3.3百分表的安装

2.4小结

第三章环境因素对边坡模型内温度场影响的试验研究

3.1试验方案

3.2环境温度、湿度的改变对边坡模型内温度场的影响

3.2.1高湿度环境条件下环境温度的改变对边坡模型内温度场的影响

3.2.2低湿度环境条件下环境温度的改变对边坡模型内温度场的影响

3.3降雨后环境温度、湿度的改变对边坡模型内温度场的影响

3.3.1降雨试验方案

3.3.2降雨后环境温度改变对边坡模型内温度场的影响

3.4降雨前后相同温度不同湿度对边坡模型内温度场的影响

3.5结果分析与讨论

3.6小结

第四章环境因素对边坡模型内湿度场影响的试验研究

4.1试验方案

4.2 TDR在试验过程中的标定

4.2.1含水量的表示方法

4.2.2 TDR在模型土体内的标定方法

4.3环境温度、湿度的改变对边坡模型内湿度场的影响

4.3.1高湿度环境条件下环境温度的改变对边坡模型内湿度场的影响

4.3.2低湿度环境条件下环境温度的改变对边坡模型内湿度场的影响

4.4降雨对边坡模型内湿度场的影响

4.4.1降雨试验方案

4.4.2降雨对边坡模型内湿度场的影响

4.5降雨后环境温度的改变对边坡模型内湿度场的影响

4.6结果分析与讨论

4.6.1试验结果

4.6.2结果分析

4.7小结

第五章环境因素对边坡土体变形与裂隙影响的试验研究

5.1试验方案

5.2环境温度、湿度的改变对边坡模型裂隙的影响

5.2.1裂隙网格类型

5.2.2环境温度、湿度的改变对边坡模型裂隙的影响

5.3降雨对边坡模型裂隙的影响

5.3.1降雨试验方案

5.3.2降雨对边坡模型裂隙的影响

5.4环境温度、湿度、降雨对边坡模型土体位移的影响

5.4.1环境温度、湿度的改变对边坡模型土体位移的影响

5.4.2降雨对边坡模型土体位移的影响

5.5小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况