循环作用下固化淤泥土力学特性试验研究及数值模拟
发布时间：2023-03-12 17:03
疏浚淤泥土的处置和资源化利用是当前环境岩土热门的研究课题之一,对环境治理和资源保护具有重要意义。河道疏浚淤泥土的组成复杂多元,工程性质差,国内外常采用固化处理方式将其资源化利用,然而固化淤泥土力学性质差异明显,难以实现广泛推广。为了探明循环荷载和冻融循环作用下固化淤泥土的力学性质,本文利用水泥、石灰和粉煤灰改善淤泥土力学性能,对不同掺量下固化淤泥土的动力性能、冻融循环下水分迁移与强度特性和固化土路堤变形与稳定性展开研究。本文的主要工作和结论如下:(1)采用室内土工试验测定疏浚淤泥土的基本物理力学指标,利用堆载预压法将疏浚淤泥土的含水率降低至指定值,确定水泥掺量为6%,石灰掺量为9%,粉煤灰的掺量分别为5%、10%、15%和20%,以此联合固化淤泥土。(2)利用GDS动三轴仪测定了不同固化剂掺量和固结围压下固化淤泥土的强度与变形特性。研究结果表明:固化淤泥土的动应力-动应变曲线呈应变硬化型,在循环荷载作用下土颗粒被挤压,向更稳定的位置发生移动,土体的破坏形式为压缩破坏,固化剂掺量越高,破坏强度越大。固化淤泥土的初始动弹性模量随固化剂掺量和围压的增加而加大。(3)对固化淤泥土进行冻融循环试...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题的依据及研究意义
1.2 固化淤泥土研究现状
1.2.1 淤泥土固化机理介绍
1.2.2 循环荷载作用下土体动力特性研究现状
1.2.3 冻融循环下土体力学特性研究现状
1.2.4 Flac3D数值模拟应用现状
1.3 本文的主要研究工作及技术路线
1.3.1 本文的主要研究工作
1.3.2 本文的技术路线
第2章 疏浚淤泥土基本物理性质指标测定及固化
2.1 淤泥土基本物理力学性质测试
2.1.1 天然含水率试验
2.1.2 土粒比重试验
2.1.3 界限含水率试验
2.2 固化材料
2.3 淤泥土脱水处理
2.4 本章小结
第3章 固化淤泥土动力特性试验研究
3.1 引言
3.2 试验内容与方案
3.2.1 试样的制备与养护
3.2.2 动力特性试验方案和操作
3.3 固化淤泥土的变形特性
3.3.1 应力等幅加载对固化淤泥土变形特性的影响
3.3.2 应力多级加载对固化淤泥土变形特性的影响
3.3.3 动应力幅值对固化淤泥土变形特性的影响
3.4 固化淤泥土动应力-动应变特征
3.4.1 固化淤泥土骨干曲线特征
3.4.2 固化淤泥土强度与变形特征
3.5 固化淤泥土的动弹性模量和初始阻尼比分析
3.5.1 固化淤泥土动弹性模量
3.5.2 固化淤泥土初始动阻尼
3.6 本章小结
第4章 冻融循环下固化淤泥土的抗剪强度试验研究
4.1 引言
4.2 冻融循环试验内容
4.2.1 冻融循环方案设计
4.2.2 水分迁移试验
4.3 静力不固结不排水三轴试验
4.3.1 试验原理
4.3.2 静力不固结不排水三轴试验设计
4.3.3 试验设备与操作
4.4 固化土中水分迁移规律
4.5 冻融循环下固化淤泥土的强度与变形特性
4.5.1 固化淤泥土应力-应变关系
4.5.2 固化淤泥土的破坏强度
4.6 冻融作用对固化淤泥土抗剪强度指标的影响
4.6.1 冻融循环对粘聚力的影响
4.6.2 冻融循环对内摩擦角的影响
4.6.3 冻融作用对弹性模量的影响
4.7 本章小结
第5章 基于Flac3D固化淤泥土路基沉降模拟
5.1 Flac3D数值模拟软件介绍
5.2 基于FLAC3D的仿真建模过程
5.2.1 确定几何形状并划分网格
5.2.2 本构模型选取及参数确定
5.2.3 定义边界条件和初始条件
5.2.4 施加等效列车荷载
5.3 路堤施工变形与应力分析
5.4 冻融循环下路堤的变形与应力分析
5.4.1 加载时最大不平衡力分析
5.4.2 冻融循环对路堤变形的影响
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要的科研成果
一、攻读硕士学位期间发表的主要学术论文
二、攻读硕士学位期间申请的主要专利
致谢
本文编号：3761605
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题的依据及研究意义
1.2 固化淤泥土研究现状
1.2.1 淤泥土固化机理介绍
1.2.2 循环荷载作用下土体动力特性研究现状
1.2.3 冻融循环下土体力学特性研究现状
1.2.4 Flac3D数值模拟应用现状
1.3 本文的主要研究工作及技术路线
1.3.1 本文的主要研究工作
1.3.2 本文的技术路线
第2章 疏浚淤泥土基本物理性质指标测定及固化
2.1 淤泥土基本物理力学性质测试
2.1.1 天然含水率试验
2.1.2 土粒比重试验
2.1.3 界限含水率试验
2.2 固化材料
2.3 淤泥土脱水处理
2.4 本章小结
第3章 固化淤泥土动力特性试验研究
3.1 引言
3.2 试验内容与方案
3.2.1 试样的制备与养护
3.2.2 动力特性试验方案和操作
3.3 固化淤泥土的变形特性
3.3.1 应力等幅加载对固化淤泥土变形特性的影响
3.3.2 应力多级加载对固化淤泥土变形特性的影响
3.3.3 动应力幅值对固化淤泥土变形特性的影响
3.4 固化淤泥土动应力-动应变特征
3.4.1 固化淤泥土骨干曲线特征
3.4.2 固化淤泥土强度与变形特征
3.5 固化淤泥土的动弹性模量和初始阻尼比分析
3.5.1 固化淤泥土动弹性模量
3.5.2 固化淤泥土初始动阻尼
3.6 本章小结
第4章 冻融循环下固化淤泥土的抗剪强度试验研究
4.1 引言
4.2 冻融循环试验内容
4.2.1 冻融循环方案设计
4.2.2 水分迁移试验
4.3 静力不固结不排水三轴试验
4.3.1 试验原理
4.3.2 静力不固结不排水三轴试验设计
4.3.3 试验设备与操作
4.4 固化土中水分迁移规律
4.5 冻融循环下固化淤泥土的强度与变形特性
4.5.1 固化淤泥土应力-应变关系
4.5.2 固化淤泥土的破坏强度
4.6 冻融作用对固化淤泥土抗剪强度指标的影响
4.6.1 冻融循环对粘聚力的影响
4.6.2 冻融循环对内摩擦角的影响
4.6.3 冻融作用对弹性模量的影响
4.7 本章小结
第5章 基于Flac3D固化淤泥土路基沉降模拟
5.1 Flac3D数值模拟软件介绍
5.2 基于FLAC3D的仿真建模过程
5.2.1 确定几何形状并划分网格
5.2.2 本构模型选取及参数确定
5.2.3 定义边界条件和初始条件
5.2.4 施加等效列车荷载
5.3 路堤施工变形与应力分析
5.4 冻融循环下路堤的变形与应力分析
5.4.1 加载时最大不平衡力分析
5.4.2 冻融循环对路堤变形的影响
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要的科研成果
一、攻读硕士学位期间发表的主要学术论文
二、攻读硕士学位期间申请的主要专利
致谢
本文编号：3761605
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