冻融作用对黑方台黄土孔隙结构及边坡稳定性影响研究

论文摘要

研究区黑方台为典型的黄土台塬地貌,黄土广布,台塬边缘多为黄土边坡,区域内滑坡灾害频繁,且在每年3月份最为集中。该区为季节性冻土区,1-3月份为区域冻融期,冻融作用对黄土边坡稳定性影响显著,查明冻融作用对研究区内黄土孔隙结构和边坡稳定影响规律,对于该区黄土滑坡灾害防治有着重要的理论意义和现实价值。本文通过现场取样,获取研究区黄土样品,对样品进行冻融循环试验,模拟天然情形下的季节性冻融;对于经过冻融循环的原状土样进行CT扫描,获取不同冻融循环次数下的样品CT图像,经过前处理及图像二值化分割等过程获取二值图,导入Avizo软件进行三维重塑,并利用软件自带算法进行孔隙等效直径与孔隙度的提取,分析冻融对黄土孔隙结构的影响。利用Flac3d软件建立研究区边坡数值模型,分析冻融引起的水位变化对边坡稳定性的影响。论文取得了以下研究成果:1.实现了样品基于CT图像的三维重构,定量提取了冻融作用下样品的孔隙等效直径、孔隙度、大孔隙度及中小孔隙度等参数。阐述了冻融作用对黄土孔隙结构的影响:经过冻融循环后黄土等效直径扩大,孔隙度及总孔隙度增大,中小孔隙度变化规律不明显。2.阐述了冻融作用对黄土滑坡的促滑机理,基于Flac3d数值模拟建立了黄土滑坡变形与稳定性评价的数值模型。3.构建了水位演化与稳定性系数的关系模型,并在临界水位附近展开模拟,从而确定了边坡临界水位。

论文目录

摘要

abstract

1 引言

1.1 选题背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 黄土孔隙结构研究现状

1.2.2 黄土边坡稳定性研究现状

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容与研究方法

1.3.2 技术路线

2 研究区自然环境概况

2.1 自然地理概况

2.2 地势地貌

2.2.1 地势

2.2.2 地貌

2.3 地层结构与地质构造

2.3.1 地层结构

2.3.2 地质构造

2.4 水文地质条件

2.5 研究区黄土常规力学指标

3 冻融作用对黄土孔隙结构影响研究

3.1 CT扫描原理及试验设备

3.2 CT扫描试验

3.3 CT扫描图像处理

3.3.1 图像前处理

3.3.2 感兴趣区选取

3.3.3 图像二值化处理

3.3.4 土样三维重塑

3.3.5 孔隙参数提取

3.3.6 冻融作用对样品平均等效直径影响

3.3.7 冻融作用对样品孔隙度影响

4 冻融作用对边坡稳定性影响分析

4.1 冻融作用促滑机理分析

4.2 基于Flac3D的数值模拟

4.2.1 数值建模

4.2.2 材料参数选取

4.2.3 初始应力场设置

4.2.4 工况设置

4.2.5 数值模拟结果

4.2.6 边坡稳定性分析

4.2.7 临界状态分析

5 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

1 个人简历

2 MATLAB代码

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李宇飞

导师: 蒋小伟,张进德：武雄

关键词: 冻融作用,黄土,孔隙结构,边坡稳定性

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备,计算机软件及计算机应用

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 自然资源部公益性项目《黄土地质灾害监测预警技术研究》

分类号: TP391.41;P642.22

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.001442

总页数: 82

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冻融作用对黑方台黄土孔隙结构及边坡稳定性影响研究

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