非饱和定边黄土渗透冲蚀试验研究

摘要

黄土高原是人类研究黄土地质灾害的天然试验场地。近年来，随着西部大开发战略的实施，黄土高原地区的工程建设迅猛发展，黄土滑坡的危害也随之日益严重，成为阻碍黄土高原地区经济发展的重要因素。而在诸多的黄土滑坡灾害中以水环境的变化作用引起的黄土灾害最为典型且严重阻碍黄土高原地区经济的发展。本文以研究水对重塑黄土的渗透冲蚀特性为主旨，以定边县黄湾乡朔源侵蚀较为严重的余岔沟为研究对象，应用T5x张力计对其进行了非饱和土水特性实验研究；应用渗透冲蚀设备进行了控制含水量与控制流量的非饱和渗透冲蚀试验。分别就不同初始制样含水率与初始冲刷流量的侵蚀结果进行了侵蚀速率分析。
　　本研究主要内容包括：⑴介绍了T5x张力计的饱和与使用方法,主要对张力计快速量测土水特征曲线的测试机理进行了较为详细的阐述与介绍,并应用此种快速测试方法对定边黄土的非饱和土水特性进行了研究,进而与压力板仪测试系统求取的土水特征曲线进行了对比研究，分别采用Gardner、Van Genuchen、FredlundandXing三种土水特征函数模型对定边黄土的土水特征曲线（SWCC）进行曲线拟合，并对定边黄土的非饱和渗透系数进行了预估。⑵渗透冲蚀试验得到的含泥量过程曲线是侵蚀速率和变化规律的直接反映,对含泥量的滤定方法：实测法、比重计法、总溶液密度反算法等三种方法的优缺点进行了对比研究,经过详细推导，得到含泥悬浮液中含泥量反算的滤定公式，并得出在现场冲刷侵蚀试验过程中比重计法能够代替实测法快速、便捷的测量出含泥悬浮液中的含泥量。⑶定量的揭示了初始制样含水率与初始冲蚀流量两个因素与渗透冲蚀的关系：水流对土体的侵蚀速率与土体前期的制样含水率之间具有较好的反向线性关系,即随着制样含水率的增加,其侵蚀速率逐渐减小;流量越大,水流的侵蚀作用效果越明显;但是在不同水头、相同流量条件下,水流所表现出来侵蚀效果无明显差异。

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第一章 绪论

1.1选题背景与思路

1.2国内外研究现状

1.3问题的提出与立题

1.4本文的主要研究内容与技术路线

第二章 土水特性试验研究

2.1引言

2.2非饱和土吸力量测技术与张力计应用

2.3土样与试验方法

2.4试验结果分析

2.5小结

第三章 黄土渗透冲蚀模型试验方法研究

3.1引言

3.2渗透冲蚀试验模型设备介绍

3.3 土样与试验方法

3.4小结

第四章 模型试验结果总结分析

4.1引言

4.2试验土料与试验方案

4.3试验结果及分析

4.4小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

攻读学位期间参与的主要科研项目与成果

致谢