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干湿循环下石灰改良膨胀土路堤离心模型试验研究
| 论文题名： | 干湿循环下石灰改良膨胀土路堤离心模型试验研究 |
| 关键词： | 铁路工程;膨胀土路堤;力学特性;离心模型;干湿循环试验 |
| 摘要： | 本文以南宁铁路枢纽动车运用所的石灰改良膨胀土路堤为研究对象，以室内离心模型试验为研究手段，通过三次干湿循环试验，研究石灰改良膨胀土路堤的工程力学特性。论文主要工作和结论如下: 基于量纲分析原理，根据流体质量连续性方程和热传导方程，推导出满足离心模型试验相似原理的蒸发相似关系。通过加热装置的率定试验，验证了该蒸发相似关系具有一定的可行性，可用于离心模型试验加热时间的控制。 设计了离心机加载过程中的降雨—加热系统，该系统可实现均匀降雨和蒸发。通过降雨装置的率定试验，得到该降雨装置的降雨均匀性系数为84.8％，降雨强度为0.7mm/min。通过加热装置的率定试验，得到该加热装置的平均蒸发强度为0.13mm/min。 三次蒸发—降雨循环离心模型试验后，石灰改良膨胀土路堤表面仅出现轻微的变形破坏，边坡的稳定性并未受到影响。 在模型不同位置埋设微型土压力盒、水势传感器以及含水率传感器，实时监测路堤在干湿循环过程中土压力、吸力、含水率、温度等的变化规律。得到以下试验结果: (1)土压力随含水率的降低而减小，随含水率的升高而增大。在蒸发和降雨过程中土压力与含水率的关系曲线不重合。这说明膨胀土路堤土压力的变化，是土体中含水率变化引起土体自重的变化和膨胀土在不同含水率下所产生的膨胀土压力变化的综合结果。 (2)通过对路堤中吸力和含水率实时监测曲线发现:在降雨和蒸发阶段，在某一含水率范围内，吸力的变化速率较小;超过这一含水率，吸力的变化速率较大。在降雨和蒸发过程中石灰改良膨胀土的土水特征曲线不重合。这说明石灰改良膨胀土吸力与含水率的变化曲线是不稳定的，它与土体含水率的变化路径有关。 (3)从不同深度含水率曲线可以得到，监测点越靠近路堤表面，含水率的变化幅度越大。降雨阶段渗入到土体内部的水，在加热蒸发阶段不易被完全蒸发。因此，三次加热蒸发后，不同位置含水率均有所增加。 (4)温度的监测结果显示，温度在加热阶段变化较大，降雨对路堤温度的影响较小。随着深度的增加，温度的增幅减小。 |
| 作者： | 王小芳 |
| 专业： | 地质工程 |
| 导师： | 程谦恭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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