水-热耦合作用下压实黏性土干缩裂隙发育过程及理论模型研究

基本信息
批准号:41902271
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:程青
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
温度微观结构压实黏性土干缩开裂相对湿度
结项摘要

In engineering practice, desiccation cracking always develops in compacted clayey soils under atmospheric environment. Cracks may have a negative influence on soil properties and then cause a series of engineering geology and environmental geology problems. In this project, a compacted clayey soil is selected as the typical test material. In order to understand coupled effects of relative humidity and temperature on desiccation cracking, both the laboratory test and the in-situ test will be conducted. The following subjects will be systematically investigated: evaporation, volumetric behavior, desiccation cracking and tensile failure. With combination of microstructural analysis, the evaporation-shrinkage-cracking interaction mechanism under hydro-thermal loading will be revealed. On this basis, thermal effects on water retention characteristic of the clayey soil will be further investigated. Moreover, with combination of unsaturated soil mechanics and theory of probability, a new cracking constitutive model and a prediction model of geometric characteristics of cracks considering the effects of hydro-thermal loading and soil microstructure will be proposed. The achievement of this project will provide scientific guidance for directing drought resisting and disaster reduction in engineering geology field.

工程中的压实黏性土在气候作用下很容易发生干缩开裂现象,导致土体工程性质显著弱化,并诱发各种工程地质问题和环境地质问题。本项目以压实黏性土作为研究对象,分别开展室内试验和原位试验,重点考虑气候作用下的水-热耦合因素,围绕干缩裂隙发育过程及理论模型这一中心课题,针对压实黏性土的蒸发失水特性、体积变形响应、裂隙演化规律及张拉破坏行为开展系统研究,结合微观结构分析,阐明压实黏性土在水-热耦合条件下的蒸发-收缩-开裂互馈过程及机理。在此基础上,进一步探讨压实黏性土持水特性的温度效应,并结合非饱和土力学理论和概率理论,构建考虑水-热耦合效应和土体微观结构影响的干缩开裂本构模型和裂隙网络几何形态预测模型,以期使本项目研究成果为工程地质抗旱减灾提供指导。

项目摘要

受全球气候变化的影响,极端干旱、高温热浪等极端气候事件频繁发生。压实黏性土是一种重要工程材料,在气候作用下很容易发生干缩开裂现象。裂隙的发育会严重破坏土体整体性,显著弱化土体工程性质,进而导致各种工程地质问题。本项目以压实黏性土作为研究对象,分别开展室内试验和原位试验,重点考虑气候作用下的水-热耦合因素,围绕干缩裂隙发育过程及理论模型这一中心课题,针对压实黏性土的蒸发失水特性、体积变形响应、裂隙演化规律及张拉破坏行为开展系统研究,结合微观结构分析,阐明压实黏性土在水-热耦合条件下的蒸发-收缩-开裂互馈过程及机理,并进一步构建黏性土干缩开裂的模型。累计发表SCI论文14篇、EI论文2篇,申请发明专利1项。研究成果为工程地质抗旱减灾提供指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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