高寒区膨胀土渠道劣化机理

本书针对我国北疆等高寒区膨胀土渠道破坏异常严重的问题，通过现场调研总结了高寒区膨胀土渠道的主要破坏形式，明确了北疆渠道现场所经历的湿干冻融耦合循环边界是诱发膨胀土渠道破坏的关键因素；通过大量室内单元试验阐述了膨胀土在湿干冻融耦合下的强度衰减与结构损伤双重互馈破坏机制；论述了渠道冻融过程离心模拟技术，以及膨胀土渠道冻融劣化演化规律；介绍了膨胀土渠道干湿及湿干冻融耦合循环作用离心模拟方法，揭示了膨胀土渠道在湿干冻融耦合下的劣化机理；最后介绍了高寒区膨胀土渠道稳定性数值模拟方法。本书可供从事膨胀土渠道稳定性与劣化机理研究的科研工作者参考使用，对于指导我国高寒区膨胀土渠道的劣化问题解决具有重要参考价值。

第1章绪论1
1.1膨胀土渠道典型破坏特征3
1.2膨胀土基本特性研究现状4
1.2.1膨胀土的裂隙性4
1.2.2膨胀土的强度衰减性6
1.3膨胀土渠道破坏机制及稳定性研究现状8
1.3.1膨胀土渠道边坡的现场原型试验和模型试验8
1.3.2膨胀土渠道边坡的稳定性分析方法10
1.4高寒区季节性运行渠道湿干冻融耦合作用条件10
第2章湿干和冻融循环下膨胀土裂隙演化规律15
2.1膨胀土裂隙试验的设计和方法15
2.1.1试验材料与方法15
2.1.2试样表面及内部裂隙采集24
2.2湿干冻融耦合作用下膨胀土裂隙演化规律29
2.2.1试样表面裂隙开裂模式29
2.2.2试样表面裂隙率分布及水分变化31
2.2.3试样内部裂隙的三维重建形态分布35
2.2.4试样内部切片裂隙率及裂隙深度分布35
2.2.5试样内部裂隙的空间形态特征39
2.2.6试样内部非水平裂隙长度及连通性特征44
2.2.7试样内部裂隙网络结构评价50
第3章湿干和冻融条件下膨胀土强度衰减特征56
3.1膨胀土强度试验的设计和方法56
3.1.1渠道现场边界条件56
3.1.2试验装置及试验过程57
3.2试验结果与分析59
3.2.1湿干及冻融过程对膨胀土力学特性的影响59
3.2.2循环次数及干密度对膨胀土力学特性的影响63
3.3湿干冻融耦合作用下膨胀土的损伤演化规律71
3.3.1湿干及冻融过程对膨胀土损伤规律的影响71
3.3.2循环次数及干密度对膨胀土损伤规律的影响75
第4章膨胀土渠道冻融过程离心模拟技术79
4.1土工离心模拟的基本原理及发展79
4.2膨胀土渠道冻融循环离心模型试验设备80
4.2.1热交换装置的研制80
4.2.2冻融离心模型箱84
4.2.3冻融离心测量系统84
4.3膨胀土渠道冻融过程离心模型试验85
4.3.1模型的设计与制作85
4.3.2量测仪器埋设89
4.3.3温度输出设置90
4.3.4试验结果及分析91
第5章高寒区膨胀土渠道干湿与冻融耦合过程离心模拟110
5.1膨胀土渠道干湿循环离心模型试验110
5.1.1试验设备及相似比尺110
5.1.2模型试验方案与测点布置117
5.1.3试验工况及过程模拟120
5.1.4干湿循环对膨胀土渠道坡稳定性的影响分析120
5.2膨胀土渠道干湿冻融耦合离心模型试验150
5.2.1试验设备的研制与开发150
5.2.2使用方法与特点155
5.2.3初步应用156
第6章高寒区膨胀土渠道的破坏机制及稳定性161
6.1高寒区膨胀土渠道的破坏特征161
6.1.1现场渠道破坏断面地质及气象条件161
6.1.2现场断面破坏形态及内部特征161
6.2高寒区膨胀土渠道的破坏模式及失稳过程163
6.2.1膨胀土裂隙的主要发育过程163
6.2.2膨胀土裂隙传播路径发生偏转现象的内在机理164
6.2.3膨胀土渠道的破坏模式及失稳过程166
6.3高寒区膨胀土渠道的破坏机制及数值模拟170
6.3.1渠道模型及计算方案170
6.3.2数值模拟结果与分析178
参考文献186