乐山机场红层泥岩填料变形特性研究

发布时间：2017-04-05 01:17

  本文关键词：乐山机场红层泥岩填料变形特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：21世纪以来,大量的机场新建及改扩建项目在我国西南地区展开,川渝红层地区是这些项目的主要分布地,机场建设中大多数高填方工程都不可避免的要涉及到红层泥岩作为填料的问题。目前,红层泥岩已经应用于高速公路、铁路等路基工程领域,但是,应用于机场高填方工程的实例为数不多。当红层泥岩作为填料时,其诸多的不良工程地质特性会引起填筑体的长期沉降、边坡渗透变形破坏等问题。本文依托于乐山机场岩土工程详细勘察项目,首先查明了场区红层泥岩的分布和发育特征,然后研究了泥岩填料的击实特性,得到了最大干密度和最优含水率等参数。基于研究成果,重点研究泥岩填料的变形特性,展开了压缩蠕变试验和渗透变形试验,重点研究了泥岩填料的蠕变特性及渗透变形特性,得到了蠕变变形及渗透变形规律,并提出相关变形特性指标取值建议,为后续乐山机场的设计和施工提供参考和借鉴。本文得到的主要结论如下:(1)重型击实试验研究表明:红层泥岩填料的击实曲线有两种类型,即单峰型和双峰型,填料的干密度随粗细比的增加而增大,当粗细比为9:1时,得到最大干密度和最优含水率,分别为2.180g/cm3和10.61%。(2)压缩蠕变试验研究表明:当其它因素均相同时,适当提高填料的压实度以控制高填方填筑体的长期沉降;或使用干燥状态的填料以控制高填方填筑体的长期沉降;或使用粗细比为9:1的填料以控制高填方填筑体的长期沉降。(3)蠕变本构模型研究表明:在一维应力(50kPa~400kPa)作用下,经验蠕变模型中的对数曲线模型较幂函数模型能更好地描述泥岩填料的衰减蠕变特性;元件蠕变模型中的Burgers模型又较对数曲线模型能更好地描述泥岩填料的衰减蠕变特性。Burgers模型能较好地描述泥岩填料的瞬时弹性应变、黏性流动等特性,是本次试验描述泥岩填料压缩蠕变特性最为准确、合理和可靠的蠕变本构模型。(4)渗透变形试验研究表明:泥岩填料的渗透性差,渗透系数小,在较低的水力梯度下,渗透系数趋于一个较为稳定的数值。渗透变形特性与压实度关系密切,渗透系数随压实度的增加而减小;当压实度一定时,渗透系数随水力梯度的增加呈现出增大的趋势。渗透变形特性也与粗细比关系密切,渗透系数随粗细比的增加呈现出“先增大后减小”的趋势,在其它因素均相同的情况下,当粗细比为7:3时,获得的渗透系数最大,当粗细比为9:1时,获得的渗透系数最小。(5)单从观察到的试验现象来判定泥岩填料发生渗透变形破坏的临界水力梯度不可避免的会产生误差,渗透系数的演化过程由渗透系数与水力梯度的关系曲线客观地反映出来,阐明了泥岩填料发生渗透变形破坏的内在机理。因此,结合试验现象和渗透系数与水力梯度的关系曲线综合判定临界水力梯度的方法较为合理、可靠。本次试验粗细比为7:3、含水率为最优含水率10.61%、压实度为90%的试样发生了渗透变形破坏,临界水力梯度为11.0。
【关键词】：乐山机场 红层泥岩填料 击实试验 压缩蠕变 渗透变形
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45;V351.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-18
• 1.1 选题依据及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 粗粒土变形特性研究11-13
• 1.2.2 泥岩填料变形特性研究13-15
• 1.2.3 存在的问题与不足15
• 1.3 主要研究内容及技术路线15-18
• 1.3.1 主要研究内容15-16
• 1.3.2 技术路线16-18
• 第2章 研究区自然地理及工程地质条件18-34
• 2.1 自然地理概况18-21
• 2.1.1 地理位置及交通条件18
• 2.1.2 气象水文18-21
• 2.2 地形地貌21-24
• 2.2.1 场区地形21
• 2.2.2 场区地貌21-24
• 2.3 地层岩性24-27
• 2.3.1 第四系地层24-26
• 2.3.2 侏罗系中统上沙溪庙组地层26-27
• 2.4 地质构造27-29
• 2.4.1 断层、褶皱与节理27-28
• 2.4.2 新构造运动与地震28-29
• 2.5 水文地质条件29-34
• 2.5.1 地表水系流域划分及特征29-31
• 2.5.2 地下水类型31
• 2.5.3 水井、泉的分布及特征31-32
• 2.5.4 地下水补给、径流和排泄特征32
• 2.5.5 水质分析32-34
• 第3章 研究区红层泥岩的分布发育特征及基本特性研究34-43
• 3.1 研究区红层泥岩的分布发育特征34-36
• 3.1.1 分布特征34-35
• 3.1.2 发育特征35-36
• 3.2 红层泥岩风化物与风化带的特征36
• 3.3 红层泥岩的岩体结构36-37
• 3.4 红层泥岩的矿物组成与化学成分37-38
• 3.4.1 矿物组成37
• 3.4.2 化学成分37-38
• 3.5 红层泥岩的基本特性38-43
• 3.5.1 红层泥岩的一般物理力学性质38-39
• 3.5.2 红层泥岩的水理性质39-43
• 第4章 研究区红层泥岩填料击实特性及压缩蠕变特性试验研究43-85
• 4.1 击实特性试验研究43-53
• 4.1.1 试验目的与意义43
• 4.1.2 试验原理与试验仪器43-45
• 4.1.3 试验方案45-47
• 4.1.4 试验结果分析47-53
• 4.2 压缩蠕变特性试验方案53-59
• 4.2.1 试验目的与意义53
• 4.2.2 试验原理与试验仪器53-54
• 4.2.3 试验方案设计54-55
• 4.2.4 试验步骤55-57
• 4.2.5 蠕变模型求解57-59
• 4.3 压缩蠕变特性试验结果分析59-83
• 4.3.1 不同压实度条件下泥岩填料的蠕变变形规律59-68
• 4.3.2 不同含水率条件下泥岩填料的蠕变变形规律68-76
• 4.3.3 不同粗细比条件下泥岩填料的蠕变变形规律76-83
• 4.4 本章小结83-85
• 第5章 研究区红层泥岩填料渗透变形特性试验研究85-111
• 5.1 试验目的与意义85
• 5.2 试验原理与试验仪器85-87
• 5.2.1 试验原理85-86
• 5.2.2 试验仪器86-87
• 5.3 试验方案87-88
• 5.4 试验步骤与数据采集88-91
• 5.4.1 试验步骤88-89
• 5.4.2 数据采集89-91
• 5.5 试验结果分析91-109
• 5.5.1 不同压实度条件下泥岩填料的渗透变形规律91-98
• 5.5.2 不同粗细比条件下泥岩填料的渗透变形规律98-109
• 5.6 泥岩填料渗透变形特性指标取值建议109-110
• 5.7 本章小结110-111
• 结论111-113
• 致谢113-114
• 参考文献114-119
• 攻读学位期间取得学术成果119

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