冻融作用对重塑黄土内水分迁移及其强度特性的影响研究

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1、分类号:TU44510710-2015221020专业硕士学位论文冻融作用对重塑黄土内水分迁移及其强度特性的影响研究张登峰导师姓名职称折学森教授专业学位类别申请学位类别硕士建筑与土木工程及领域名称论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学StudyonMoistureMigrationLawandShearStrengthCharacteristicsofRemoldedLoessConsideringtheEffectsofFreezingandThawingAThesisSubmittedfortheDe

2、greeofMasterCandidate：ZhangDengfengSupervisor：Prof.SheXuesenChang’anUniversity，Xi’an，China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年月日论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归

3、属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：年月日导师签名：年月日摘要我国黄土大多分布于季节性冻土地区，当外界环境温度变化时，土体内温度场产生相应改变，不同深度处土体经历不同程度的冻融循环。温度场变化引发显著的水分迁移现象，水分迁移使不同深度处土体经历不同程度的增湿减湿循环。在经历多次冻融循环、增湿减湿循环作用后，黄土微观结构发生改变，土性逐渐劣化，宏观表现为土体抗剪强度参数产生衰减，严重

4、者可能引发工程灾害。本文以延安新城某填方区重塑黄土为研究对象，通过室内试验及理论分析，探究单向冻结条件下重塑黄土中水分的迁移规律、分析冻融循环作用对重塑黄土土性的劣化效应，为防治季节性冻融黄土地区的工程灾害提供理论依据。论文主要内容及成果如下：（1）自制水分迁移试验装置，控制试验用土的压实度不变，考虑初始含水率及冻结温度等影响因素，共进行三组试验。分析试验数据，得到了黄土内水分场及温度场的变化规律，建立了实时冻深与冻结指数的对数函数模型、稳态冻深与负温水平的幂函数模型，揭示了冻结锋面附近的含水率变化规律及形成机理。（2）多次冻融试验筒中土样后，在典型

5、深度处取环刀样进行直剪试验，测定抗剪强度参数。通过分析参数，总结出不同深度处重塑黄土的内摩擦角及黏聚力随循环次数增加而变化的规律，建立了抗剪强度随循环过程的衰减模型。（3）借助电子扫描显微镜及图像数字处理软件，得出重塑黄土土性劣化的微观机理：随循环次数的累积，土体内孔隙面积比增大，有效承载面积减小，因而同等情况下土体的抗剪能力下降。（4）基于连续介质损伤力学相关理论，结合损伤变量D、黏聚力衰减率R、微观特性及宏观特性这四个评价指标，将土体的劣化程度分为四类，并针对不同劣化程度的土体提出了相应处治建议。（5）依据前文结论建立黄土填方边坡模型，对各种工况

6、下的边坡从多角度进行分析。结果表明：冻融循环对边坡存在一定影响，然而由于冻结深度有限，冻融作用不足以使边坡产生失稳下滑，但仍需采取有效的加固、防护措施，预防灾害发生。关键词：重塑黄土，水分迁移，冻融循环，强度衰减，有效承载面积，边坡分析iAbstractMostofChina'sloessdistributeinseasonallyfrozenground.Whentheexternalenvironmenttemperaturechange,thetemperaturefieldinthesoilchangesaccordingly,sotheso

7、ilatdifferentdepthsundergoesdifferentextentoffreeze-thawcycles.Thetemperaturefieldchangeingleadtosignificantmoisturemigration,whichcausesthesoilatdifferentdepthstoexperiencedifferentdegreesofhumidificationanddehumidificationcycles.Afterexperiencingmanyfreeze-thawcyclesorhumidif

8、icationanddehumidificationcycles,themicrostructureoflo