凍融作用下黃土鹽蝕型崩塌災害發(fā)生機理研究

第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 凍結(jié)條件下水熱耦合遷移研究 2
1.2.2 凍結(jié)條件下水熱鹽耦合遷移研究 3
1.2.3 土體凍融過程強度劣化研究 4
1.2.4 土體凍融過程滲透特性研究 7
1.2.5 黃土凍融過程微細觀試驗研究 10
1.2.6 黃土崩塌研究 17
1.2.7 研究現(xiàn)狀總結(jié) 17
1.3 主要研究內(nèi)容及研究思路 18
1.3.1 研究內(nèi)容 18
1.3.2 研究思路 20
第2章 黃土邊坡鹽蝕剝落病害特征調(diào)查及測試分析 21
2.1 黃土邊坡鹽蝕剝落病害調(diào)查 21
2.2 按剝落形態(tài)分類 23
2.2.1 條帶狀鹽蝕剝落 23
2.2.2 片塊狀鹽蝕剝落 24
2.2.3 凹腔狀鹽蝕剝落 24
2.3 按黃土邊坡地層巖性分類 25
2.3.1 馬蘭黃土邊坡鹽蝕剝落 25
2.3.2 離石黃土邊坡鹽蝕剝落 25
2.3.3 古土壤層鹽蝕剝落 26
2.3.4 人工夯實黃土鹽蝕剝落 26
2.4 鹽蝕黃土水鹽遷移特征分析 27
2.4.1 試驗方法 27
2.4.2 試驗結(jié)果分析 28
2.5 鹽蝕黃土微觀結(jié)構(gòu)測試分析 30
2.5.1 試驗方法 30
2.5.2 微觀結(jié)構(gòu)定性分析 31
2.5.3 微觀結(jié)構(gòu)定量分析 31
2.6 小結(jié) 33
第3章 單向凍結(jié)過程Na2SO4鹽漬黃土水鹽耦合遷移規(guī)律研究 35
3.1 試驗材料 35
3.2 試樣制備 37
3.2.1 導熱系數(shù)試驗 37
3.2.2 凍結(jié)溫度試驗 37
3.2.3 水鹽遷移試驗 37
3.3 試驗方案 38
3.3.1 導熱系數(shù)試驗 38
3.3.2 凍結(jié)溫度試驗 42
3.3.3 水鹽遷移試驗 42
3.4 試驗結(jié)果與分析 44
3.4.1 導熱系數(shù)試驗結(jié)果與分析 44
3.4.2 凍結(jié)溫度試驗結(jié)果與分析 46
3.4.3 總吸力分析 47
3.4.4 水鹽遷移試驗結(jié)果與分析 49
3.5 單向凍結(jié)過程水鹽遷移數(shù)值計算研究 59
3.5.1 理論模型 59
3.5.2 模型數(shù)值化 63
3.5.3 模型驗證 69
3.5.4 數(shù)值計算結(jié)果分析 72
3.6 小結(jié) 75
第4章 Na2SO4鹽漬原狀黃土凍融過程強度劣化特性試驗研究 77
4.1 試驗材料與試樣制備 77
4.1.1 試驗材料 77
4.1.2 浸潤法制樣及效果驗證 77
4.2 試驗方案 80
4.2.1 凍融循環(huán)試驗 80
4.2.2 三軸剪切試驗 81
4.2.3 掃描電鏡試驗 82
4.2.4 細觀CT掃描試驗 83
4.2.5 核磁共振掃描試驗 84
4.3 試驗結(jié)果與分析 88
4.3.1 表觀特征 88
4.3.2 三軸剪切試驗結(jié)果分析 90
4.3.3 SEM微觀結(jié)構(gòu)分析 101
4.3.4 CT掃描試驗結(jié)果分析 106
4.3.5 核磁共振試驗結(jié)果分析 112
4.4 討論 121
4.4.1 黏聚力損傷變量C與CT數(shù)損傷變量DME 121
4.4.2 黏聚力損傷變量C與孔隙率損傷變量Dn 122
4.5 小結(jié) 122
第5章 凍融循環(huán)作用下Na2SO4鹽漬原狀黃土滲透特性試驗研究 124
5.1 試驗材料與試樣制備 124
5.2 試驗方案 124
5.2.1 凍融循環(huán)試驗 124
5.2.2 CT掃描試驗與三維重構(gòu) 125
5.2.3 滲透試驗 128
5.3 試驗結(jié)果與分析 130
5.3.1 CT數(shù)分析 132
5.3.2 CT圖像定量分析 133
5.3.3 CT圖像三維重構(gòu)試驗結(jié)果分析 135
5.3.4 三軸滲透試驗結(jié)果分析 139
5.4 討論 148
5.4.1 三維重構(gòu)孔隙率與滲透孔隙率 148
5.4.2 三維重構(gòu)孔隙率與滲透系數(shù)相關(guān)性分析 149
5.4.3 黃土體滲透特性與結(jié)構(gòu)性 150
5.5 小結(jié) 150
第6章 凍融循環(huán)作用下黃土鹽蝕型崩塌數(shù)值計算及評估方法研究 152
6.1 凍融循環(huán)作用下黃土鹽蝕型崩塌有限差分數(shù)值計算分析 152
6.1.1 有限差分數(shù)值計算程序簡介 152
6.1.2 本構(gòu)模型 153
6.1.3 數(shù)值計算網(wǎng)格模型 154
6.1.4 邊界條件及數(shù)值計算參數(shù) 155
6.1.5 數(shù)值計算結(jié)果分析 156
6.2 凍融循環(huán)作用下黃土鹽蝕型崩塌離散元數(shù)值計算 166
6.2.1 離散元數(shù)值計算程序簡介 167
6.2.2 拉裂-墜落式崩塌 169
6.2.3 拉裂-滑移式崩塌 172
6.2.4 拉裂-傾倒式崩塌 176
6.3 凍融循環(huán)作用下黃土鹽蝕型崩塌預測判據(jù) 179
6.3.1 黃土垂直裂隙 深度 179
6.3.2 拉裂-墜落鹽蝕型崩塌預測判據(jù) 182
6.3.3 拉裂-滑移鹽蝕型崩塌預測判據(jù) 184
6.3.4 拉裂-傾倒鹽蝕型崩塌預測判據(jù) 187
6.4 凍融循環(huán)作用下黃土邊坡鹽蝕型崩塌致災范圍及破壞力 189
6.4.1 拉裂-墜落鹽蝕型崩塌致災范圍及破壞力 189
6.4.2 拉裂-滑移鹽蝕型崩塌致災范圍及破壞力 189
6.4.3 拉裂-傾倒鹽蝕型崩塌致災范圍及破壞力 191
6.5 小結(jié) 193
第7章 總結(jié)與展望 195
7.1 主要結(jié)論 195
7.1.1 黃土邊坡鹽蝕剝落病害特征調(diào)查及測試分析 195
7.1.2 單向凍結(jié)過程Na2SO4鹽漬黃土水鹽遷移規(guī)律研究 195
7.1.3 Na2SO4鹽漬原狀Q3黃土凍融過程強度劣化特性試驗研究 196
7.1.4 凍融循環(huán)作用下Na2SO4鹽漬原狀Q3黃土滲透特性試驗研究 197
7.1.5 凍融循環(huán)作用下黃土鹽蝕型崩塌數(shù)值計算及評估方法研究 197
7.2 展望 198
參考文獻 200