不同溫度模式下軟黏土孔隙水壓力變化規(guī)律與應力–應變特性研究
發(fā)布時間：2021-07-30 17:36
溫度對軟黏土孔隙水壓力和應力–應變關系特性具有重要影響。通過自主研發(fā)的溫控三軸儀,研究恒溫、升溫和降溫3種不同溫度模式下軟黏土孔隙水壓力變化規(guī)律和應力–應變特性,升溫和降溫模式下重點研究不同時間間隔和不同圍壓對軟黏土孔隙水壓力的消散、應力–應變關系模式、剪切強度和彈性模量的影響。結果表明:在恒溫模式下,溫度從10℃增加至70℃,孔隙水壓力消散速率變大消散量明顯增加。在升溫和降溫模式下,孔隙水壓力呈現(xiàn)波動性下降,時間間隔和圍壓的增大均能促進孔隙水壓力的消散;在恒溫模式下,隨溫度升高應力–應變模式由應變硬化轉化為應變軟化,剪切強度明顯提高,彈性模量整體上呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢。在升溫模式和降溫模式下,土體的應力–應變模式均呈現(xiàn)應變硬化,時間間隔和圍壓對提高土體的剪切強度和彈性模量具有明顯影響。
【文章來源】：巖石力學與工程學報. 2020,39(11)北大核心EICSCD
【文章頁數】：11 頁
【部分圖文】：
溫控三軸儀Fig.2Temperaturecontrolledtriaxialapparatus溫控壓力室下反壓控制器
、圍壓反壓控制系統(tǒng)、加載系統(tǒng)三部分組成。圖2溫控三軸儀Fig.2Temperaturecontrolledtriaxialapparatus溫控系統(tǒng)控制要求：范圍－20℃～80℃，控制精度優(yōu)于±2℃，分辨率優(yōu)于±2℃。其主要由溫控壓力室和恒溫循環(huán)儀組成，恒溫循環(huán)儀包括加熱裝置、冷卻裝置、控制系統(tǒng)、水箱、循環(huán)泵和測水溫度傳感器等部件組成。溫控壓力室是在傳統(tǒng)三軸壓力室基礎上設置了絕熱玻璃罩，增加了熱循環(huán)管和測樣溫度傳感器等部件。恒溫循環(huán)儀與溫控壓力室通過導水管相連，通過循環(huán)泵實現(xiàn)了溫度交換。如圖3所示。恒溫循環(huán)儀溫控基本原理為：通過加熱裝置將水進行加熱至預設溫度目標，設置溫度變化閾值±2℃，即當溫度超過預設值2℃，加熱裝置停止工作，冷卻裝置開始啟動。當溫度低于預設值2℃時，冷卻裝置停止工作，加熱裝置開始啟動，以此保證溫度控制精度。在試驗開始前對溫度傳感器、孔壓傳感器、位移傳感器等都進行標定，通過對升溫模式下試樣溫度和水溫對比，證明了溫度傳感器的標定精度，如圖4所示。從圖4中可以看出，試樣溫度與水溫基本一致，試樣溫度與水溫的最大誤差小于2.0%，滿足試驗精度控制要求。圖3溫控系統(tǒng)原理圖Fig.3Schematicdiagramoftemperaturecontrolsystem051015202501020304050607080溫度/℃時間/h試樣水圖4升溫模式試樣溫度與水溫對比(t=3h)Fig.4Comparisondiagramofsampletemperatureandwatertemperatureunderheatingmode(t=3h)H.Abuel-Naga等[11]指出，能源樁服役期溫度沿樁軸向和水平向往軟黏土地基擴散，樁周土的溫度范圍約可達10℃～70℃。夏季樁周土逐漸加熱至70℃?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]自由約束條件下分層地基中PHC能源樁熱力響應原型試驗研究[J]. 郭易木,鐘鑫,劉松玉,張國柱,陳樂. 巖石力學與工程學報. 2019(03)
[2]考慮溫度影響的高廟子膨潤土強度與變形特性試驗研究[J]. 陳皓,呂海波,陳正漢,秦冰. 巖石力學與工程學報. 2018(08)
[3]基于Merchant模型的飽和土體熱固結理論研究[J]. 郭華,劉干斌,鄭榮躍,薛傳成,劉銓. 巖石力學與工程學報. 2018(06)
[4]溫度影響粉質黏土固結和強度特性的試驗研究[J]. 陸嘉楠,徐潔,陳永輝. 防災減災工程學報. 2017(04)
[5]不排水升溫條件下黏性土孔壓響應[J]. 王寬君,洪義,王立忠,李玲玲. 巖石力學與工程學報. 2017(09)
[6]高溫遇水冷卻石灰?guī)r力學與聲學性質研究[J]. 黃真萍,張義,孫艷坤,劉成禹,吳偉達. 中南大學學報(自然科學版). 2016(12)
[7]多級升溫及降溫引起的飽和紅黏土的熱響應試驗研究[J]. 白冰,趙曉龍,許韜. 巖土力學. 2016(01)
[8]豎井地基熱排水固結理論初探[J]. 尹鐵鋒,劉干斌,郭楨,鄧岳保. 水文地質工程地質. 2014(03)
[9]不排水升溫-降溫過程引起的飽和粉質黏土的熱力學響應[J]. 白冰,劉文秀,史曉英,楊海朋. 巖土工程學報. 2012(10)
[10]南寧市河流沖積相黏性土抗剪強度熱效應研究[J]. 周東,樂觀永,劉晨暉,王業(yè)田,吳恒. 土木工程學報. 2012(02)
本文編號：3311837
【文章來源】：巖石力學與工程學報. 2020,39(11)北大核心EICSCD
【文章頁數】：11 頁
【部分圖文】：
溫控三軸儀Fig.2Temperaturecontrolledtriaxialapparatus溫控壓力室下反壓控制器
、圍壓反壓控制系統(tǒng)、加載系統(tǒng)三部分組成。圖2溫控三軸儀Fig.2Temperaturecontrolledtriaxialapparatus溫控系統(tǒng)控制要求：范圍－20℃～80℃，控制精度優(yōu)于±2℃，分辨率優(yōu)于±2℃。其主要由溫控壓力室和恒溫循環(huán)儀組成，恒溫循環(huán)儀包括加熱裝置、冷卻裝置、控制系統(tǒng)、水箱、循環(huán)泵和測水溫度傳感器等部件組成。溫控壓力室是在傳統(tǒng)三軸壓力室基礎上設置了絕熱玻璃罩，增加了熱循環(huán)管和測樣溫度傳感器等部件。恒溫循環(huán)儀與溫控壓力室通過導水管相連，通過循環(huán)泵實現(xiàn)了溫度交換。如圖3所示。恒溫循環(huán)儀溫控基本原理為：通過加熱裝置將水進行加熱至預設溫度目標，設置溫度變化閾值±2℃，即當溫度超過預設值2℃，加熱裝置停止工作，冷卻裝置開始啟動。當溫度低于預設值2℃時，冷卻裝置停止工作，加熱裝置開始啟動，以此保證溫度控制精度。在試驗開始前對溫度傳感器、孔壓傳感器、位移傳感器等都進行標定，通過對升溫模式下試樣溫度和水溫對比，證明了溫度傳感器的標定精度，如圖4所示。從圖4中可以看出，試樣溫度與水溫基本一致，試樣溫度與水溫的最大誤差小于2.0%，滿足試驗精度控制要求。圖3溫控系統(tǒng)原理圖Fig.3Schematicdiagramoftemperaturecontrolsystem051015202501020304050607080溫度/℃時間/h試樣水圖4升溫模式試樣溫度與水溫對比(t=3h)Fig.4Comparisondiagramofsampletemperatureandwatertemperatureunderheatingmode(t=3h)H.Abuel-Naga等[11]指出，能源樁服役期溫度沿樁軸向和水平向往軟黏土地基擴散，樁周土的溫度范圍約可達10℃～70℃。夏季樁周土逐漸加熱至70℃?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]自由約束條件下分層地基中PHC能源樁熱力響應原型試驗研究[J]. 郭易木,鐘鑫,劉松玉,張國柱,陳樂. 巖石力學與工程學報. 2019(03)
[2]考慮溫度影響的高廟子膨潤土強度與變形特性試驗研究[J]. 陳皓,呂海波,陳正漢,秦冰. 巖石力學與工程學報. 2018(08)
[3]基于Merchant模型的飽和土體熱固結理論研究[J]. 郭華,劉干斌,鄭榮躍,薛傳成,劉銓. 巖石力學與工程學報. 2018(06)
[4]溫度影響粉質黏土固結和強度特性的試驗研究[J]. 陸嘉楠,徐潔,陳永輝. 防災減災工程學報. 2017(04)
[5]不排水升溫條件下黏性土孔壓響應[J]. 王寬君,洪義,王立忠,李玲玲. 巖石力學與工程學報. 2017(09)
[6]高溫遇水冷卻石灰?guī)r力學與聲學性質研究[J]. 黃真萍,張義,孫艷坤,劉成禹,吳偉達. 中南大學學報(自然科學版). 2016(12)
[7]多級升溫及降溫引起的飽和紅黏土的熱響應試驗研究[J]. 白冰,趙曉龍,許韜. 巖土力學. 2016(01)
[8]豎井地基熱排水固結理論初探[J]. 尹鐵鋒,劉干斌,郭楨,鄧岳保. 水文地質工程地質. 2014(03)
[9]不排水升溫-降溫過程引起的飽和粉質黏土的熱力學響應[J]. 白冰,劉文秀,史曉英,楊海朋. 巖土工程學報. 2012(10)
[10]南寧市河流沖積相黏性土抗剪強度熱效應研究[J]. 周東,樂觀永,劉晨暉,王業(yè)田,吳恒. 土木工程學報. 2012(02)
本文編號：3311837
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