本文關鍵詞：凍結(jié)粉質(zhì)粘土與混凝土樁接觸面流變特性試驗研究

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【摘要】：伴隨著基本建設的發(fā)展,樁基礎已廣泛應用于寒區(qū)工程建設中,因而在凍土區(qū)存在著大量的樁-凍土接觸面問題。樁-凍土接觸面特性是決定樁基礎安全性和長期穩(wěn)定性的關鍵。在樁-凍土接觸面的研究中,為了得到影響其特性的主要因素和基本規(guī)律,往往要進行凍土-結(jié)構(gòu)體接觸面的剪切變形試驗,然而,低溫條件下接觸面的相關試驗研究手段還相對較為缺乏。因此,設備的研制以及配套測試系統(tǒng)的開發(fā)成為了樁-凍土接觸面研究的重要前提。在綜合考察國內(nèi)外土-結(jié)構(gòu)接觸面試驗設備的基礎上,結(jié)合國家自然科學基金項目“多年凍土地基樁土界面形成機理的理論與試驗研究”(項目批準號:51268033),自主設計研發(fā)了一套大型凍土-結(jié)構(gòu)接觸面流變測試系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠真實還原,準確模擬和再現(xiàn)凍土-樁接觸面上的物理力學特性和變形情況。此外,考慮到實際試驗的需要,將試驗中所用到的剪切盒設計為內(nèi)尺寸200×200×100mm的方形剪切盒。借助于該測試系統(tǒng),選取蘭州粉質(zhì)粘土、C35混凝土,控制土樣的含水量為20%,分別在不同溫度(15℃、-0.7℃、-2℃、-3.5℃),不同法向應力(50kPa、100kPa、150kPa、200kPa)下進行了接觸面剪切試驗和蠕變試驗。通過剪切試驗繪制不同溫度下的應力-應變關系曲線,得到不同溫度不同法向應力下的接觸面抗剪強度,經(jīng)接觸面強度參數(shù)計算,得到不同溫度下的接觸面摩擦角Φ和粘聚力c。通過分級加載蠕變試驗繪制不同溫度不同法向應力下的應力-應變關系曲線,根據(jù)“線性疊加原理”,采用“坐標平移法”對其進行轉(zhuǎn)化,得到不同溫度不同法向應力下的蠕變關系曲線。由接觸面剪切試驗結(jié)果可知,不同溫度不同法向應力下的剪切曲線形態(tài)相似;相同溫度和同一剪切位移條件下,接觸面的剪切力、抗剪強度都隨著法向應力的增大而增大;同一法向應力下,接觸面抗剪強度隨溫度的降低而增大;接觸面間的摩擦角Φ和粘聚力c均隨接觸面溫度的降低而增大,與摩擦角Φ相比,隨著溫度的改變,粘聚力c的增大更為明顯。由接觸面蠕變試驗結(jié)果可知,分級加載條件下接觸面剪切位移-時間關系曲線呈階梯狀發(fā)展;在剪應力水平較低的條件下,蠕變主要表現(xiàn)為衰減型蠕變,隨著剪應力的增大,接觸面上的蠕變曲線逐漸由衰減型蠕變轉(zhuǎn)變?yōu)榉撬p型蠕變;分級后每級應力作用時間與溫度、法向應力、剪應力水平有關,大多集中在300~700min范圍;對于衰減型蠕變而言,隨著剪應力水平的增大,非蠕變穩(wěn)定階段歷時變短,而穩(wěn)定蠕變階段時間卻隨之延長。
【關鍵詞】：凍土 樁-土接觸面 剪切試驗 蠕變試驗
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU473.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 選題的背景及研究意義11-12
• 1.2 樁-土接觸面特性國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 接觸面試驗技術(shù)和試驗設備開發(fā)研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.2 接觸面力學特性研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 接觸面數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 2 凍土流變理論分析20-35
• 2.1 凍土流變的概述20-21
• 2.1.1 凍土流變學的發(fā)展20
• 2.1.2 凍土的蠕變過程20-21
• 2.2 凍土流變理論21-34
• 2.2.1 經(jīng)驗方程類凍土蠕變理論21-23
• 2.2.2 流變模型類凍土蠕變理論23-32
• 2.2.3 凍土應力松弛特性理論32-34
• 2.3 凍土流變破壞的微觀變形分析34-35
• 3 大型凍土-結(jié)構(gòu)接觸面流變測試系統(tǒng)的研制35-50
• 3.1 概述35
• 3.2 方案的設計與比選35-38
• 3.2.1 方案一35-36
• 3.2.2 方案二36-37
• 3.2.3 方案三37-38
• 3.2.4 方案四38
• 3.2.5 方案的比選38
• 3.3 大型凍土-結(jié)構(gòu)接觸面流變測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成38-49
• 3.3.1 加載系統(tǒng)40-41
• 3.3.2 導向系統(tǒng)41-43
• 3.3.3 剪切盒系統(tǒng)43-47
• 3.3.4 溫度控制系統(tǒng)47-48
• 3.3.5 數(shù)據(jù)采集和量測系統(tǒng)48-49
• 3.3.6 安全防護裝置49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 4 凍土蠕變試驗的準備工作及試驗過程50-66
• 4.1 大型多功能直剪儀的相關標定和檢測50-54
• 4.1.1 機電百分表的標定50
• 4.1.2 系統(tǒng)摩擦系數(shù)的標定50-51
• 4.1.3 大型多功能直剪儀的檢測51-54
• 4.2 土樣的基本物理性質(zhì)54-58
• 4.2.1 篩分試驗54-55
• 4.2.2 擊實試驗55-56
• 4.2.3 液、塑限試驗56-57
• 4.2.4 三軸試驗57-58
• 4.3 試樣的制備58-60
• 4.3.1 混凝土的配制58-59
• 4.3.2 土樣的制備59-60
• 4.4 凍土的蠕變試驗方案和試驗過程60-64
• 4.4.1 試驗加載方式60-61
• 4.4.2 試驗加載大小與蠕變判穩(wěn)標準61
• 4.4.3 試驗方案61-62
• 4.4.4 試驗過程62-63
• 4.4.5 試驗現(xiàn)象63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 5 凍土-混凝土接觸面的試驗結(jié)果分析66-80
• 5.1 剪應力-剪切位移關系曲線66-68
• 5.2 接觸面強度參數(shù)的計算68-70
• 5.3 法向應力和溫度對接觸面強度的影響70-71
• 5.4 接觸面蠕變變形過程分析71-74
• 5.5 接觸面蠕變曲線分析74-78
• 5.6 本章小結(jié)78-80
• 6 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 本文的主要工作及結(jié)論80-81
• 6.2 展望81-82
• 致謝82-83
• 參考文獻83-88
• 攻讀學位期間的研究成果88

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1 劉俊俊;凍結(jié)粉質(zhì)粘土與混凝土樁接觸面流變特性試驗研究[D];蘭州交通大學;2016年

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本文編號：873904