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首页膨胀土渠道地基离心模型试验:增湿变形研究
"膨胀土地基增湿变形的离心模型试验研究 (2010年)" 本文是一篇2010年的自然科学论文,作者通过离心模型试验深入研究了膨胀土地基在浸水条件下的变形特性。试验的主要目的是模拟渠道地基在实际运行中的情况,特别是膨胀土在受到水压影响时的行为。 在试验方法上,研究人员将模型置于离心机中,将加速度提升至60 g,模拟地基受到的实际荷载。接着,他们将模型浸入水中并保持水头高度为8.5 cm,同时利用各种传感器监测模型表面位移、内部土壤压力以及基质吸力的变化。结果显示,在水压作用下,膨胀土首先经历压缩,随后水分渗透使得土体轻微膨胀,这导致侧压力系数逐渐增大。实验后对模型的含水量和干密度进行了测定,发现模型内部形成了含水量的梯度,干密度随深度增加而增大。 试验的结论指出,模型的变形及内部土压力变化是由内部含水量变化所驱动的,同时也受到上覆水压力的影响。基质吸力主要与含水量相关,而对重力加速度的变化则相对不敏感。这些发现对于理解和预测膨胀土地基在湿润条件下的行为至关重要,对于渠道地基的设计和稳定性评估具有指导意义。 关键词涉及到离心模型试验、非饱和土、膨胀土和基质吸力,表明研究的核心集中在利用离心技术模拟实际工况,研究非饱和膨胀土的物理性质及其在水份作用下的变化规律。文章的分类号和文献标识码则反映了它在土木工程和水利工程领域的专业性质。 这篇论文的详细分析揭示了膨胀土在受水影响时的复杂力学行为,为相关工程实践提供了理论依据和参考,对于预防和处理膨胀土地基的变形问题具有重要的实践价值。
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第
38
卷第
9
期
2010
年
9
月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Journal
of
Northwest
A&F
University(Nat.
Sci.
Ed.)
膨胀土地基增湿变形的离心模型试验研究
邢义)
1/
1
,李京爽
2
杜秀文
3
Vo
l.
38 No.9
Sep.
2010
cl
中国水利水电科学研究院,北京
100044
亿中国建筑科学研究院,北京
100013;3
中国灌溉排水发展中心,北京
100053)
[摘 要]
[目的】根据渠道地基的运行特点,对浸水条件下的膨胀土渠道地基进行离心模拟试验。
E
方法】将
模型离心加速度增加到
60
g
,然后浸水并保持水头
8.5
cm
,再用各种传感器测量浸水过程中模型的表面位移、内部土
压力和吸力。
E
结果】在上覆水压力作用下,膨胀土先发生压缩,然后由于水分浸入发生轻微膨胀,并导致侧压力系数
逐渐增大。试验后对模型含水量和干密度的测定表明,模型内形成了含水量梯度,干密度随深度逐渐增加而增大。
E
结论】模型变形和内部土压力变化是模型内部含水量变化的结果,同时也受上覆压力影响;基质吸力主要与含水量
有关,受重力加速度变化的影响较小。
[关键词]
离心模型试验;非饱和土;膨胀土;基质吸力
[中图分类号]
TU443
[文献标识码]
A
[文章编号]
1671-9387(2010)09-0229-06
Centrifugal modeling of expansive soil foundation upon wetting
XING
Yi-chuan
1
,
LI
Jing-shuang
2
,DU
Xiu-wen
3
cl
China
1
η
stitute
0/
Water
Resources
and
Hydro
户
ower
Research
,
Beijing
100044 ,
China;
2 China
Academy
0/
Building
Research ,
Beij
ing
100013 ,
China;
3 China 1
rrigation
and
Drainage
Develo
户
ment
Center ,
Beijing
100053 ,
China)
Abstract:
<
Objective
>
According
to
the
characteristics
of
canal
foundation
, a
centrifuge
test
was
con-
ducted
to
model
the
behavior
of
foundation
upon
wetting.
[Method
>
The
model
was
firstly
accelerated
to
60
g
and
then
infiltrated
from
the
model
surface
with
a
constant
water
head
of
8. 5 cm.
The
surface
settle
ment
,
earth
pressure
and
suction
were
monitored
with
various
transducers.
[Result
>
Settlement
was
firstly
observed
due
to
the
water
pressure
acting
on
the
model
surface
,
and
then
slight
expansion
occurred
due
to
infiltration.
The
infiltration
also
yielded
an
increase
of
coefficient
of
lateral
earth
pressure.
Further
meas-
urement
showed
that
the
water
content
gradient
had
formed
and
the
dry
density
increased
with
the
height.
[Conclusion
>It
was
included
that
the
model
deformation
and
earth
pressure
were
influenced
by
both
the
model
water
content
and
the
pressure
acting
on
the
model
surface
,
and
the
suction
was
mainly
influenced
by
the
water
content
while
the
influence
of
acceleration
can
be
negligible.
Key
words:
centrifuge
test;
unsaturated
soil;
expansive
soil;
matrix
suction
离心模型试验是利用模拟重力场来模拟实际工
程状态的一种方法。试验中,模型尺寸取为原型的
1
间,为使模型与原型的对应点具有相同的应力状
态,在模型材料和原型材料模量相同的条件下,模型
的重力加速度必须是原型的
n
倍
[IJ
,l/
n
即为缩尺
比例。离心模拟试验技术已经广泛应用于土坝、堆
[收稿日期]
2010-05-25
石坝、堤防等水利工程的试验研究川,近期在非饱和
膨胀土地基和渠道(边坡)的试验研究中得以应用。
饶锡保等问利用离心模拟技术研究了膨胀土渠道边
坡坡比和输水运行对边坡稳定性的影响,试验中测
量了模型位移场。王国利等问利用离心模拟技术研
究了新疆膨胀土边坡在干温循环条件下的稳定性。
[基金项目]
水利部
"948"
计划技术创新与转化项目
(CT200408)
;国家"十一五"科技支撑计划项目
(2006BA
Dl
1B03)
[作者简介]
邢义川(1
956-)
,男,陕西镇安人,教授,博士,博士生导师,主要从事岩土力学与工程研究。
E-mail:xingych@iwh
r.
com
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