随机单裂隙饱和—非饱和水力特性试验研究

摘要

目前对于滑坡的研究都是基于连续介质假设而往往忽视裂缝的存在所带来的影响。裂缝的存在会造成非常严重的危害，其危害形式表现在：裂缝的存在会为降雨入渗提供优势通道；会在边坡上产生一个额外的滑动力；会形成滑裂面的一部分。所以对裂缝产生的原因，裂缝的特征，影响裂缝发展的因素进行研究是一个非常必要而有意义的课题。
　　本文在实验室条件下制备裂隙土土样，并在干湿循环的过程中产生裂缝。对裂缝的条数和裂缝的宽度进行了定性和定量的分析。用试验的方法获得了单裂隙的土水特征曲线和饱和渗透系数。
　　本文的主要内容包括以下三个方面：
　　1.从土体本身的性质和工程实际情况出发，选择高岭土掺和不同比例的膨胀土的方法制备裂隙土。按照土工试验方法标准的要求测定了不同土样的物理性质指标。观测压实后试样裂缝的开展情况，并提取裂缝的平均宽度、标准差、相关距离等参数。进行干湿循环，同时观测和提取土样中裂缝的平均宽度、标准差、相关距离等参数值。对不同高岭土和膨胀土比例的试样进行对比分析，分析不同膨胀土比例对裂缝开裂情况的影响。
　　2.研制和改进一套可以用来测量不同开度情况下随机裂隙土水特征曲线的试验装置。然后利用该试验设备进行随机单裂隙土水特征曲线的测量。随机单裂隙符合天然裂隙的情况，具有一定的平均宽度、标准差和相关系数。试验结果表明，单裂隙在极低基质吸力的情况下就会失去大部分的水，达到其残余含水率。同时通过对不同裂隙开度情况下裂隙板土水特征曲线进行研究。通过对比发现：随着裂隙板开度增加，其进气值下降，同时其失水速度加快，残余含水率降低。
　　3.研制和改进一套可以用来测量不同开度情况下随机裂隙饱和渗透系数的试验装置。利用该装置进行单裂隙饱和渗透系数的测量。通过对饱和渗透系数的研究发现单裂隙的渗透系数随着裂隙开度的增加而增加。渗透系数随着水力梯度的增加基本呈水平分布的情况。渗流情况符合立方定律的形式。

目录

随机单裂隙饱和—非饱和水力特性试验研究

Experimental Study on Saturated-Unsaturated Hydraulic Characteristics of a Single Random Crack

摘 要

Abstract

目 录

第 1 章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状分析

1.2.1 裂隙土生成裂缝及裂缝测量提取的研究现状

1.2.2 土水特征曲线的研究现状

1.2.2.1 描述土水特征曲线的典型数学模型

1.2.2.2 土水特征曲线的试验量测方法

1.2.3 单裂隙渗流特性研究

1.3 本文主要研究内容

第 2 章 裂隙土生成裂缝以及裂缝的提取分析

2.1 引言

2.2 随机裂隙的描述方法

2.3 裂缝几何参数介绍

2.4 试验目的

2.5 试验所用设备以及试验材料

2.6 试验方案

2.7 试样制备

2.7.1 土的物理性质指标以及压实曲线的测定

2.7.2 试样制备的方法

2.8 试验步骤

2.9 试验现象及结果分析

2.9.1 裂缝发展过程

2.9.2 试验结果及分析

2.9.2.1 裂缝的几何参数

2.10 上同因素对裂缝开裂和分布情况的影响

2.10.1 含水率的变化对裂缝开展情况的影响

2.10.2 干湿循环对裂缝开展情况的影响

2.10.3 上同膨胀土含量对裂缝开展情况的影响

2.10.4 尺寸大小对裂缝开展情况的影响

2.11 本章小结

第 3 章 单裂隙土水特征曲线的试验研究

3.1 引言

3.2 土水特征曲线介绍

3.3 试验目的

3.4 试验内容

3.5 试验装置

3.5.1 试验装置简介

3.5.2 试验装置以及各组成部件功能介绍

3.5.2.1 主体部分装置及功能

3.5.2.2 水体积测量部分装置及功能

3.5.2.3 高度调节部分及其功能

3.5.2.4 基座部分

3.6 试验原理

3.7 试验步骤

3.8 试验中所要注意的事项

3.9 试验现象

3.10 试验结果及分析

3.11 上同开度裂隙板土水特征曲线的对比分析

3.12 本章小结

第 4 章 单裂隙饱和渗透系数的试验研究

4.1 引言

4.2 试验目的

4.3 试验内容

4.4 试验装置

4.5 试验原理

4.6 试验步骤

4.7 试验中所要注意的事项

4.8 试验结果及分析

4.8.1 饱和渗透系数试验结果

4.8.2 非饱和渗透系数的间接确定

4.9 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢