降雨对非饱和土边坡稳定性的影响

随着社会经济的发展,工程建设中的边坡工程逐渐增多,与此同时,边坡失稳问题也已成为工程建设中的一种灾害。由于近地表浅层土多为非饱和土,气候变化对其力学性状有很大的影响。在诸多边坡稳定影响因素中,降雨是最为突出的外部因素,特别是对于非饱和土边坡影响很大。本文从多角度探讨了降雨诱发边坡失稳的破坏机理,归纳总结了目前国内外考虑降雨入渗影响的土坡稳定性分析方法,并展望了今后边坡稳定性分析的发展趋势。     

GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法

与传统三轴仪相比,GDS三轴仪有着显著的优势.对GDS三轴仪进行了详细介绍,从其组成部分、工作原理到试验过程中的具体操作,并应用GDS三轴仪研究了某高心墙堆石坝非饱和土填料的强度特征,得到了该土样的抗剪强度参数.     

非饱和土壤水分运动参数的确定——以昆明红壤土为例

应用数学物理方法对降雨入渗、产流等水量转化关系模拟时,土壤水分运动参数即土壤水分特征曲线、扩散率、导水率是必不可少的数据,影响和控制着水及溶质在土壤和地下水中的分布和运移速度,是描述和研究土壤水运移的关键参数.以昆明地区红壤为例,利用离心机测定土壤水分特征曲线、水平土柱测定扩散率并计算出导水率,利用VG公式拟合土壤水分特征曲线,通过指数经验公式拟合土壤水体积分数与扩散率、导水率的关系,结果表明具有显著的相关性.在参数确定过程中,充分考虑了颗粒粒径、干容重等影响,得到了最优的土壤水分运动参数,为相关研究提供一定的参考.     

非饱和玄武岩残积土剪切特性试验研究

非饱和土中的基质吸力对其抗剪强度特性有重要的影响。选取贵州毕威高速公路沿线的玄武岩残积土样,采用非饱和直剪仪进行控制基质吸力的剪切试验。试验结果表明,在不同的基质吸力和净法向应力作用下,重塑试样由于结构性遭到彻底破坏,应力应变关系表现为应变硬化型。在300 kPa的基质吸力范围内,基质吸力对黏聚力影响显著,对有效内摩擦角基本无影响。非饱和玄武岩残积土的抗剪强度与基质吸力基本呈线性关系,非饱和抗剪强度参数φ~b=19.4°,验证了非饱和土双应力状态变量抗剪强度公式的适用性。     

Crack spacing of unsaturated soils in the critical state

The cracking mechanism of unsaturated soils due to evaporation is poorly understood, and the magnitude of crack spacing is usually hard to estimate. In this work, cracks were postulated to occur succedently rather than simultaneously, that is, secondary cracks appear after primary cracks as evaporation continues. Formulae of the secondary crack spacing and secondary trend crack spacing were then derived after stress analysis. The calculated spacing values were consistent with the published experimental data. Meanwhile, the effect of the Poisson ratio on the crack spacing was analyzed, which showed that the magnitude of crack spacing was proportional to the Poisson ratio in the range of [0.30, 0.35].     

非饱和渗透深度数值模拟

由于无时间差分法计算得出的非饱和渗透深度公式繁琐复杂,采用近似渗透解理论,通过最小二乘法理论及相应的计算机程序模拟计算湿度系数f1和f2与湿度θ的关系,得出了相关度较高的非饱和土渗透深度模拟公式,从而使计算工作更加快捷,方便工程技术人员运用.另外,自制了易操作的非饱和瞬态渗流试验装置.以粘土为例,测定了渗透深度随时间的变化值,绘制了渗透深度与湿度的关系曲线,同时,通过试验数据验证了非饱和土渗透深度模拟公式的合理可行性.     

陕北黄土边坡稳定性分析

随着国民经济的发展及西部大开发的推进,越来越多的工程项目在黄土地区进行,黄土边坡经常会遇到崩塌、滑坡等失稳破坏问题,影响工程施工的顺利进行或道路的正常使用。本文以陕北地区非饱和黄土为研究对象,对陕北黄土含水量与湿陷性和抗剪强度关系进行试验研究,并理论分析了含水量对边坡稳定性的影响理论分析,得出水是引起陕北地区黄土边坡失稳破坏的主要原因。这对陕北黄土边坡稳定性的研究具有一定的指导意义。     

非饱和光诱导延迟荧光在光合能力检测中的应用

为完善延迟荧光检测植物光合能力的方法,通过对4种样品延迟荧光光响应曲线分析,提出四段式光响应曲线模型.从理论上推导出非饱和延迟荧光强度与光合能力具有线性转换关系,且线性系数与饱和光诱导下的线性系数有关.以水稻(Jing Dao No.21)为样本,对理论分析结果进行实验验证.结果表明,两者具有较强的线性关系,验证了理论推导的正确性.理论和实验分析均证实,非饱和光诱导延迟荧光可以作为表征植物光合能力的一种有效手段.     

非饱和土粘弹性地基一维固结特性分析

基于Fredlund的非饱和土一维固结理论,采用李氏比拟法,研究有限厚度粘弹性非饱和土层在大面积均布瞬时加荷时的一维固结问题.针对Merchant粘弹性模型,采用Laplace 变换及Cayley-Hamilton等数学方法,引入边界及初始条件,得到Laplace变换域内顶面排气不排水、底面不渗透情况下粘弹性非饱和土地基一维固结时的超孔隙水压力、超孔隙气压力以及土层沉降的解,采用Crump及Durbin方法实现Laplace逆变换, 获得半解析解;分析在不同气、水渗透系数比k_a/k_w下,Merchant粘弹性模型的Kelvin体中弹性模量E₁和粘滞系数η等对粘弹性非饱和土地基一维固结特性的影响,揭示粘弹性非饱和土地基的固结特性;最后通过与弹性解析解的对比,验证了半解析解方法的正确性.     

相间交界面对非饱和土应力状态的影响

非饱和土是一种三相多孔介质,不同相之间的交界面尤其是气液交界面的存在直接影响了非饱和土的宏观行为.首先对土中交界面的形式和作用进行了探讨,指出气液交界面对非饱和土的行为有重要影响,并给出了界面功和气液比表面积的表达式.在已有的非饱和土变形功表达式基础上,引入界面能影响,得到了考虑交界面影响的非饱和土自由能方程.利用所得的自由能方程,给出了考虑交界面影响的非饱和土固相和液相相应的应力变量.对考虑交界面面积的液相流动方程进行了探讨,给出了非平衡条件下的土水特征曲线表达式,指出在平衡条件下土水特征曲线中应当考虑交界面面积的影响,传统土水特征曲线是三维关系在吸力-饱和度平面上的投影.将比表面积与土水特征曲线的关系,利用已有试验数据验证了该表达式的合理性.利用界面面积的表达式计算有效应力,将其与已有试验结果进行对比,表明给出的比表面积表达式可很好地反映实际情况.不同于已有现象学研究,本文推导具有严格的理论基础,研究表明完整的有效应力表达式中应考虑土体内部作用力的影响,其不仅包含基质吸力,同时还包含其他形式的作用力,其大小与界面比表面积有关.该表达式为下一步研究界面效应对土体变形、强度和流动特性的研究提供了基础.