【摘要】：鹽漬土對工程建設(shè)的危害是多方面的，由此造成的經(jīng)濟損失也十分巨大。吉林省農(nóng)安縣屬于典型季凍區(qū)，分布著大量鹽堿化較重的土壤，該地區(qū)的各類土木工程經(jīng)常會受到碳酸鹽漬土的凍脹和反復(fù)凍融的影響。路基路面的凍脹翻漿、堤壩坡腳的凍脹開裂和凍融作用下鹽漬土地基的承載力不足等病害，已經(jīng)成為制約鹽漬土工程成敗的關(guān)鍵。 為給碳酸鹽漬土地區(qū)鹽漬土工程的凍脹和反復(fù)凍融強度的破壞尋找理論依據(jù)和機制，本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目松嫩平原分散土成因機制及水熱鹽耦合離子遷移模型研究（No.41372267）、寒旱區(qū)土體鹽漬化HTSM多場耦合地質(zhì)環(huán)境系統(tǒng)災(zāi)變演化機理與工程效應(yīng)研究（No.41430642）和高校博士點基金項目干濕凍融循環(huán)對吉林西部分散土的影響及機理研究（No.20120061110054），以農(nóng)安縣的碳酸鹽漬土土樣為研究對象，分別對其進行了凍脹和反復(fù)凍融作用下的超聲波波速和單軸抗壓強度研究。首先對土樣的基本物理化學(xué)性質(zhì)進行試驗分析，確定農(nóng)安鹽漬土為易溶鹽含量較高、弱堿性、非有機質(zhì)、級配良好、中液限、鈉離子含量很高的碳酸粉質(zhì)亞粘土。再結(jié)合工程實際情況制備不同的含鹽量、擊實度和含水率土樣，進行鹽漬土凍脹性試驗，試驗結(jié)果表明凍脹性與含水率成正比，最低含水率在16%以上；低含鹽量土凍脹與擊實度成正比，，高含鹽量土凍脹與擊實度成反比；含鹽量小于1.5%時凍脹與含鹽量成正比，反之成反比。然后考慮含鹽量、擊實度、含水率和凍融次數(shù)4個因素的影響對土樣進行反復(fù)凍融情況下的超聲波波速和單軸抗壓強度研究。超聲波測試分析結(jié)果表明，各試驗工況土樣的波速隨著凍融次數(shù)呈下降趨勢，不含鹽土波速與含水率成明顯的反比關(guān)系。而鹽漬土波速在凍融550次時，與含水率成正比關(guān)系，波速與擊實度總體呈正比關(guān)系；反復(fù)凍融作用下單軸抗壓強度研究表明凍融強度隨凍融循環(huán)次數(shù)而衰減，凍融強度與擊實度成正比，與含水率、含鹽量成反比關(guān)系。通過反復(fù)凍融強度和波速的關(guān)聯(lián)性分析，從機制學(xué)角度討論了影響二者關(guān)聯(lián)性的因素水平及規(guī)律，以期將這種無損檢測強度的手段應(yīng)用到今后強度測試中。 最后，由灰關(guān)聯(lián)度和粗糙集確定鹽漬土反復(fù)凍融強度衰減的主要影響因素及權(quán)重大小順序為凍融次數(shù)含水率擊實度含鹽量。以擊實度、含水率、含鹽量、凍融次數(shù)建立了凍融強度衰減BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)報模型，該模型具有很好的收斂性，但測試誤差起伏略大，在一定條件下該模型能較好的預(yù)測和描述碳酸鹽漬土的反復(fù)凍融強度，可以為工程設(shè)計提供一些參考。
[Abstract]:Salinized soil is harmful to engineering construction in many aspects, and the economic loss caused by it is also very great. Nong'an County of Jilin Province is a typical seasonal frozen area, where a large number of salinized soils are distributed. Various civil engineering projects in this area are often affected by the frost heaving and repeated freezing and thawing of carbonate soil. The diseases such as frost heaving of roadbed and pavement, frost heaving cracking of embankment slope foot and insufficient bearing capacity of salinized soil foundation under freezing and thawing have become the key to restrict the success or failure of salinized soil engineering. In order to provide theoretical basis and mechanism for frost heaving and repeated freezing and thawing strength damage of saline soil in carbonate soil area, In this paper, the genetic mechanism of dispersed soil in Songnen Plain and the model of water-thermal-salt-coupled ion migration (No.41372267), the catastrophic evolution mechanism and engineering effect of HTSM multi-field coupled geological environment system of soil salinization in cold and arid region are studied in combination with the project of National Natural Science Foundation of China. The effect and mechanism of dry-wet freezing and thawing cycle on dispersed soil in western Jilin Province (No.20120061110054) were studied by No.41430642 and Ph.D. Foundation Project. The carbonate soil samples in Nong'an County were taken as the research object. The ultrasonic wave velocity and uniaxial compressive strength were studied under frost heaving and repeated freezing thawing respectively. Firstly, the basic physical and chemical properties of soil samples were analyzed, and it was determined that Nong'an saline soil was a carbonated silty clay with high soluble salt content, weak alkalinity, non-organic matter, good grading, medium liquid limit and high sodium ion content. The frost heaving test of salinized soil is carried out. The results show that the frost heave property is proportional to the water content, and the minimum moisture content is above 16%. The frost heave of low salinity soil is directly proportional to the compaction degree, the frost heave of high salinity soil is inversely proportional to the compaction degree, and the frost heave is directly proportional to the salt content when the salt content is less than 1.5, and vice versa. Then the ultrasonic wave velocity and uniaxial compressive strength of soil samples under repeated freezing and thawing were studied by considering the effects of salt content compaction degree moisture content and freeze-thaw times. The results of ultrasonic test show that the wave velocity of soil samples decreases with the freezing and thawing times, and the wave velocity is inversely proportional to the moisture content of the soil without salt. The wave velocity of salinized soil is proportional to water content at 550 times of freezing and thawing, and the wave velocity is proportional to the compaction degree as a whole, and the compressive strength of the order shaft sent out by repeated freezing and thawing process shows that the freezing and thawing strength attenuates with the number of freeze-thaw cycles. The freeze-thaw strength is proportional to compactness, inversely proportional to water content and salt content. Based on the correlation analysis of repeated freezing and thawing strength and wave velocity, the level and law of factors affecting the correlation between them are discussed from the point of view of mechanism, in order to apply this nondestructive testing method to the strength test in the future. Finally, the main influencing factors and weight of repeated freezing and thawing strength attenuation of saline soil are determined by grey correlation degree and rough set. The order of weight is water content of freezing and thawing times, compaction degree of water content. The BP neural network prediction model of freezing and thawing strength attenuation is established by using compaction, water content, salt content and freeze-thaw times. The model has good convergence, but the measurement error fluctuates slightly. Under certain conditions, the model can predict and describe the repeated freezing and thawing strength of carbonate soil, and can provide some references for engineering design.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU448

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本文編號：2217890