冻融作用下黄河堤岸土体的物理力学特性及本构关系研究

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenyemaizui
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
黄河(内蒙古段)在每年的冬季至春季都会经历一个冻结-融化的过程,是典型的季节性冻土区。河道两侧堤岸土层整体可归属为第四季松散河流堆积物,在每年反复经受季节性冻结-融化的作用过程之后,堤岸土体间的颗粒结构、力学性质以及强度特性等都会发生较大改变,而这些土体结构的微观变化加之汛期河流对岸坡的冲刷,往往会加速堤岸边坡的破坏,从而触发河岸崩塌,造成河床的抬高,威胁堤外人民的生命和财产安全。因此基于冻融过程对堤岸边坡造成的影响,进行黄河堤岸土体冻融循环条件下的力学特性试验对分析季冻区堤岸的崩塌机理模式,河道演变及保护堤岸安全有重要的实际意义。本文基于冻融侵蚀作用对堤岸土体造成的影响,开展了不同含水率、冻融循环次数及围压下的三轴固结不排水剪切试验,并依据试验数据建立黄河堤岸土体应力-应变曲线的本构关系,探究黄河堤岸土体力学特性随冻融次数的变化规律,堤岸崩塌的机理模式及保护堤岸安全提供重要的理论支撑,所得结果如下:(1)当土样含水率大于等于最优含水率时,未冻融土样的应力-应变关系曲线为应变硬化型,经不同次数冻融循环后变为应变稳定型,但在高围压下,试样在剪切过程中应力-应变曲线会出现弱软化特征,并随着冻融次数的增加,软化程度越明显;当土样含水率低于最优含水率时,应力-应变曲线峰值后软化特征显著。不同冻融次数下土样的粘聚力变化较大,但内摩擦角受冻融作用影响较小,因此冻融条件下黄河堤岸土体抗剪强度的变化主要体现在土体粘聚力的变化,且不同含水率下,粘聚力最大降幅均出现在首次冻融循环后。(2)依据Kondner提出的双曲线方程及南京水利科研院模型,对不同含水率,不同冻融循环次数堤岸粉土的应力-应变关系曲线进行了分析预测,并结合邓肯-张模型对堤岸土体本构关系中物理参数进行了修正。结果显示:基于三轴试验数据所建立的归一化方程及堤岸土体的改进南水模型,能较好的预测不同冻融循环次数下试样的应力-应变关系,计算值与实测值接近。(3)基于黄河堤岸土体三轴试验实测值与本构关系计算值,依据极限平衡法则,得到冻融循环过程中堤岸稳定安全系数的实测变化曲线与模型预测曲线,且由曲线可知,冻融侵蚀作用会显著降低滩岸土体的力学特性,从而使滩岸稳定性降低,同时所得模型预测曲线变化规律与实测曲线相近,且预测值要小于实测值,在工程应用中偏安全。
其他文献
甲烷等温室气体大量排放加剧了全球暖化和土壤荒漠化,严重阻碍了世界经济和社会的可持续发展,已然成为全球生态环境的主要问题。作为荒漠生态系统的典型景观,生物土壤结皮(Biological soil crusts,BSCs)广泛分布于世界各地的干旱和半干旱环境中。土壤中的甲烷氧化菌是目前已知的大气甲烷的唯一生物汇,影响着土壤甲烷的净排放。土壤团聚体是土壤形成和发育的基础,不同粒径团聚体所含微生物群落结构
羽翼袋沙障是按照底袋固定流沙和袋上的羽翼在风中波动削弱风速而设计出来的组合沙障,已获得授权专利。实验在宁夏中卫中国科学院沙漠与沙漠化重点实验室风沙环境风洞进行,设置3种不同底袋直径(10cm、12cm、15cm)9种规格(对应羽翼高度10cm、15cm、20cm)羽翼袋沙障,研究了其风速流场、风沙流结构、输沙量特征及风蚀风积情况,结果表明:(1)不同规格羽翼袋沙障对障间和障后的风速降低明显且存在差
风是干旱区地表物质侵蚀、搬运和沉积的主要外营力,风成作用对风沙地貌的形成和发育主要包括风蚀和风积两种过程,而且在这种过程中产生了相应的沉积物构造特征,改变沙物质本身粒度组分特征外,进一步改变其矿物和地球化学特征。狼山以西沙漠主要包括白音查干沙漠、博克台沙漠、亚玛雷克沙漠、海里沙漠。目前,对狼山以西沙漠沉积物粒度组分、地球化学特征的相关研究报道较少,本文通过对比狼山以西不同沙漠及周边戈壁沉积物粒度组
蒸散发(Evapotranspiration,ET)是陆地与大气系统中水循环与能量交换地关键参量,也是影响地表水热平衡的重要因素。内蒙古河套灌区属于高原地貌,气候条件变化剧烈,在河套灌区特殊的地形与气候条件下,地表蒸散发过程表现出十分复杂的区域相关性。为探讨SWH(Shuttleworth-Wallace Hu)双源模型在内蒙古河套灌区估算蒸散发的适用性和蒸散发的时空分布特征,以及精准的为气候演变
世界各地均有极具地域特色的传统发酵食品。在各种发酵食品中,乳酸菌是普遍存在且被广泛研究的细菌种类之一。摩洛哥地处于非洲的西北部,其地形复杂,气候环境多样,由于当地畜牧业比较发达,当地居民有用牛乳、羊乳、骆驼乳为原料制作和食用自然发酵乳的传统。为了获取不同地域、不同来源传统发酵乳制品中乳酸菌资源,解析自然发酵乳的乳酸菌菌群结构和生物多样性,本研究应用纯培养方法和宏基因组PacBio SMRT测序技术
随着十四五规划的快速启动,我国生态文明建设和国土空间规划体系建设迈入了关键阶段,城市滨水是城市建设的重点区域。城市内河流是生态、水文耦合作用的敏感区域,滨水区域景观规划设计是维持城市发展风貌重中之重,独特的景观之一。传统的滨水景观设计以防洪、水利功能要求为主,景观之间的设计缺乏协调性,没有充分的发挥其滨水的优势,滨水空间水生态环境的恶化,已经不能满足当前现代化城市建设的需求。因此,研究如何将"海绵
随着时间的推移,城市内旧有建筑物越来越多,这些老旧建筑的存在会对人们的生产、生活产生一定的安全隐患,以前我国对这些旧建筑采取的处理方式是拆除重建。根据住建部最新消息,我国将在2020年结束最后的棚户区改造,并推行旧改新政来取代棚改,也就是全面进行老旧小区改造工程。同时,伴随着城市化进程加快,城市人口数量大幅度增加,原有建筑的建筑容量已不再满足使用要求,如果重建高层建筑不仅会耗费大量资金和时间,还会
随着时代的发展,人们的生活方式在不断变化、逐步提升,对于居住环境的条件也有了更高的要求。居住小区是当今人们生活的重要组成部分,如今其不仅仅用于居住所需,更是一个用于调节人们在长时间工作、学习后疲惫身心的地方,而且是离人们住所最近、最方便到达的地方,故居住小区的公共设施是否健全、景观绿化是否优美以及是否能让居民在小区内充分放松身心等问题越来越成为人们关注的重点。近些年来,北京市新建小区基本上都会充分
本研究以锡林郭勒盟阿巴嘎黑马鲜马奶及发酵过程中酸马奶(共13个)为研究对象,采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)和液相色谱技术探究关键风味物质的变化规律,采用高通量测序技术研究微生物动态演替规律。在此基础上,探究微生物群落结构与风味成分变化的相关性。结论如下:(1)挥发性风味物质变化规律研究。共检测到52种挥发性风味物质,包括19种酸类、17种酯类和7种醇类等。基于香气活力值(OAV)分析发现,对
乳酸菌胞外多糖作为天然绿色的增稠剂、乳化剂和稳定剂等,可改善乳制品的品质和口感,是目前乳制品研究领域的热点之一。本文以分离自传统发酵乳制品中的Streptococcus thermophilus IMAU 20561为研究对象,对其在不同氮源培养基中的表型特征进行研究,并结合基因组学和转录组学探讨其在不同生长时期与胞外多糖生物合成相关的基因表达量差异,主要研究结果如下:1.S.thermophil