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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