Гідромеханічна поведінка дрібних ґрунтів
Якщо ви не можете прочитати, завантажте документ
Документи
Розшифровка гідромеханічної поведінки тонких ґрунтів: з механічної поведінки ненасичених ґрунтів.
Університет Льєжу
Факультет прикладних наук
Гідромеханічна поведінка дрібних ґрунтів:
від насиченого стану до ненасиченого
Сян-Лін Л.І.
Дисертація успішно захищена 17 червня 1999 р. Для отримання
доктора прикладних наук Університету Ліге. Перед журі у складі:
А. Болле, Великобританія, президент, Р. Шарльє, Великобританія, промоутер, J-D. Барнішон, CEN-SCK, П. Делаж, E.N.P.C., Париж, А. Генс, Політехнічний університет Каталонії, Барселона, К. Шредер, Великобританія, J-C. Вербрюгге, Великобританія.
Зміст i
ЗМІСТ
Скорочення __________________________________________________________xv Розділ I: Вступ _________________________________________________1 1. Загальне. 3 2. Предмет даної дипломної роботи. 4 3. Короткий зміст дослідження. 5 4. Оригінальні внески даної дипломної роботи. 10 Розділ II: Ненасичені ґрунти ____________________________________________ 11 1. Вступ. 13 2. Мінеральний склад дрібних ґрунтів. 13
2.1. Загальне ________________________________________________________________ 13 2.2. Мінералогія тонких ґрунтів: глинисті мінерали _____________________________________ 14 2.3. Загальна структура глинистих мінералів ____________________________________ 15
3. Вода в грунті. 19 4. Газ у землі. 20 5. Взаємодія твердої та рідкої фаз. 20
5.1. Взаємодія вода - тверде: процес адсорбції води на твердих частинках _________________ 21 5.2. Взаємодія газ-вода __________________________________________________________ 24
5.2.1. Інтерфейс газ-вода: поверхневий натяг _____________________________________ 24 5.2.2. Відносна вологість повітря (діаграма стану води) ________________________________ 26
5.3. Взаємодія повітря-вода-тверде тіло: капілярит ___________________________________________ 27 5.4. Смоктання ___________________________________________________________________ 28
5.4.1. Всмоктування матриці _____________________________________________________ 28 5.4.2. Осмотичне всмоктування _____________________________________________________ 29 5.4.3. Термодинамічний підхід ______________________________________________ 30
5.5. Вплив всмоктування на тверді частинки ______________________________________ 34 6. Мікроструктура ненасичених ґрунтів. 34
6.1. Мікроструктура зернистих ґрунтів _____________________________________________ 35 6.2. Мікроструктура тонких ґрунтів (глинистих ґрунтів) _______________________________________ 36
7. Фундаментальні водні аспекти ненасичених ґрунтів. 42 7.1. Водопроникність _________________________________________________________ 42 7.2. Криві утримання води ______________________________________________________ 44 7.3. Phnomne dhystrsis ______________________________________________________ 46
8. Фундаментальна механічна поведінка ненасичених грунтів. 48 8.1. Поведінка гучності ____________________________________________________ 48 8.2. Відхиляюча поведінка ___________________________________________________ 50
ii Зміст
9. Висновки. 51 9.1. Вплив мінералогії ___________________________________________________ 51 9.2. Вплив розподілу частинок за розміром __________________________________________________ 52 9.3. Вплив мікроструктури _________________________________________________ 52 9.4. Вплив вмісту води __________________________________________________ 52 9.5. Вплив хімічного складу води _____________________________________ 52
Розділ III: Експериментальні методи контролю та вимірювання всмоктування _53 1. Вступ. 55 2. Техніка вимірювання та контролю всмоктування. 55
2.1 Методи вимірювання всмоктування _____________________________________________ 55 2.1.1. Монітор артеріального тиску ____________________________________________________________ 55 2.1.2. Всмоктувальна пластина ______________________________________________________ 56 2.1.3. Метод фільтрувального паперу _________________________________________________ 57 2.1.4. Психрометричний метод _______________________________________________ 57
2.2. Методи контролю всмоктування ____________________________________________ 59 2.2.1. Метод надлишкового тиску повітря _________________________________________ 59 2.2.2. Осмотичний метод _____________________________________________________ 61 2.2.3. Порожній ексикатор (метод тиску пари) ____________________________ 63
3. Сфери застосування. 64 3.1. Визначення кривої затримки води _____________________________________ 64
3.1.1. Метод надлишкового тиску повітря: апарат Річардса __________________________ 65 3.1.2. Осмотичний метод _____________________________________________________ 65 3.1.3. Непрямий метод: порозиметричний метод _________________________________ 66
3.2. Визначення проникності _______________________________________________ 69 3.2.1. Метод постійної дієти ____________________________________________ 69 3.2.2. Метод миттєвого профілю _____________________________________________ 70 3.2.3. Непрямі методи ____________________________________________________ 71
3.3. Механічні випробування для контрольованого всмоктування __________________________________________ 71 3.3.1. Метод надлишкового тиску повітря ___________________________________________ 72 3.3.2. Осмотичний метод _____________________________________________________ 73 3.3.3. Психрометричний метод _______________________________________________ 73
4. Висновки. 75 Розділ IV: Моделювання гідромеханічної поведінки ґрунтів немає
1. Вступ. 79 2. Потік води в ненасиченому пористому середовищі. 79
2.1. Теоретичні аспекти ________________________________________________________ 79 79 2.1.1. Збереження маси __________________________________________________ 79 2.1.2. Узагальнений закон Дарсі ____________________________________________________ 80 2.1.3. Рівняння Річардса ___________________________________________________ 82
2.2. Впровадження закону про потік води в кінцевому елементі коду LAGAMINE____ 82
Зміст iii
3. Механічна поведінка ненасичених ґрунтів (стан техніки). 83 3.1. Змінні стану напруги __________________________________________________ 84
3.1.1. Поняття ефективного напруження в ненасичених ґрунтах ________________________________________ 84 3.1.2. Поняття про поверхню стану __________________________________________________ 91 3.1.3. Незалежні змінні стану ____________________________________________ 92
3.2. Еластичні моделі __________________________________________________________ 93 3.2.1. Пружні моделі в незалежних змінних стану ___________________________ 93 3.2.2. Пружна модель в ефективних напруженнях ___________________________________ 96
3.3. Ластопластикові моделі _____________________________________________________ 99 3.3.1. Закони Алонсо та людей __________________________________________________ 99 3.3.2. Закони, виведені із закону Алонсо та Генса ___________________________________ 118 3.3.3. Закон Бользона, Шрефлера та Зієнкевича ___________________________________ 122 3.3.4. Закон Чанга та Дункана ________________________________________________________ 129 3.3.5. Закон Петрущака та Панде ____________________________________________ 130
3.4. Короткий зміст _________________________________________________________________ 136 4. Уніфікація формулювання установчих законів. 137
4.1. Цілі _________________________________________________________________ 137 4.2. Змінні стану та інші основні поняття ________________________________________ 138
4.2.1. Змінні стану _______________________________________________________ 138 4.2.2. Інші основні поняття _________________________________________________ 138
4.3. Єдине рівняння поверхні пластичності ________________