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第1章 绪论 1

1.1 选题背景及研究意义 1

1.2 国内外研究现状 6

1.2.1 土体冻融损伤理论 6

1.2.2 冻土水分迁移 10

1.2.3 寒区边坡稳定性 13

1.2.4 研究现状总结 14

1.3 主要研究内容及研究思路 15

1.3.1 主要研究内容 15

1.3.2研究思路 17

参考文献 17

第2章 黄土地区边坡冻融病害调查及现场测试研究 23

2.1 黄土高原概况 23

2.1.1 黄土高原气候 23

2.1.2 黄土高原地貌 24

2.1.3 黄土高原气象 30

2.2 黄土地区边坡冻融病害现场调研与测试方案 30

2.2.1 调研方案 33

2.2.2 测试方案 34

2.3 黄土地区边坡冻融病害调研结果与分析 35

2.3.1 黄土地区边坡支护结构冻融病害 36

2.3.2 黄土地区边坡表层冻融剥蚀 37

2.3.3 黄土地区边坡冻融层状剥落 38

2.3.4 黄土地区边坡小型冻融崩塌 40

2.4 季节性冻结黄土层水热现场测试结果与分析 40

2.5 本章小结 43

参考文献 44

第3章 黄土冻结过程水分迁移特征研究 45

3.1 引言 45

3.2 黄土冻结过程水分迁移试验研究 47

3.2.1 试验方案设计 47

3.2.2 温度场分析 50

3.2.3 水分场分析 53

3.3 已冻黄土水分迁移试验研究 57

3.3.1 试验方案设计 57

3.3.2 试验结果分析 58

3.4 冻结过程水分迁移机理分析 60

3.5 黄土冻结过程水分迁移数值计算分析 62

3.5.1 水分场的数值计算方法 62

3.5.2 温度场的数值计算方法 65

3.5.3 相变界面水头的确定 68

3.6 自然气候条件下浅层黄土冬季温度场数值计算分析 75

3.7 自然气候条件下浅层黄土水分场数值计算分析 79

3.8 本章小结 80

参考文献 81

第4章 黄土冻融过程抗剪强度劣化机理试验研究 83

4.1 引言 83

4.2 试验材料 84

4.3 试验方案与步骤 85

4.3.1 原状黄土试样制备 85

4.3.2 重塑黄土试样制备 86

4.3.3 冻融循环试验 86

4.3.4 SEM试验 87

4.3.5 剪切试验 88

4.4 试验结果与分析 89

4.4.1 微观结构分析 89

4.4.2 表面结构特征分析 94

4.4.3 抗剪强度劣化规律分析 98

4.5 强度劣化预测模型 107

4.5.1 多变量最优拟合预测模型 107

4.5.2 神经网络预测模型 109

4.6 本章小结 113

参考文献 114

第5章 黄土冻融过程渗透特性试验研究 116

5.1 引言 116

5.2 试验方案与步骤 117

5.2.1 试样制备 117

5.2.2 冻融循环试验 118

5.2.3 三轴渗透试验 118

5.3 试验结果与分析 119

5.3.1 表观结构特征 119

5.3.2 渗透系数 120

5.4 渗透系数预测模型 127

5.4.1 渗透系数多变量最优拟合预测模型 127

5.4.2 神经网络预测模型 131

5.5 本章小结 135

参考文献 135

第6章 黄土地区边坡冻融模型试验研究 137

6.1 引言 137

6.2 模型试验设计方案 138

6.2.1 试验装置 138

6.2.2 土样配制与压实 138

6.2.3 边坡几何模型 139

6.2.4 监测方案 140

6.3 模型试验结果与分析 144

6.3.1 黄土地区边坡表观特征 144

6.3.2 温度场分析 144

6.3.3 水分场分析 148

6.3.4 位移场分析 150

6.4 黄土地区边坡水热耦合数值计算分析 153

6.4.1 数学模型 153

6.4.2 计算边界条件与参数 154

6.4.3 计算结果分析 156

6.5 本章小结 162

参考文献 163

第7章 黄土地区边坡冻融稳定性分析 164

7.1 引言 164

7.2 冻融剥落稳定性计算分析 164

7.2.1 计算模型 164

7.2.2 计算工况 166

7.2.3 计算力学参数 167

7.2.4 计算结果与分析 168

7.3 边坡冻融稳定性有限元分析 170

7.3.1 有限元强度折减法 170

7.3.2 黄土地区边坡冻融稳定性算例 171

7.3.3 计算结果分析 172

7.4 本章小结 176

参考文献 177

第8章 总结与展望 178

8.1 主要结论 178

8.2 展望 181