發(fā)布時間：2020-03-21 02:48

【摘要】：以港口、碼頭、城市建設和工業(yè)用地為目的的填海造地,具有填海面積大、造陸速度快、施加荷載重等特點,使得填海場地軟土賦存物理化學環(huán)境發(fā)生了根本的變化,軟土宏觀力學性質與細觀結構隨之受到重要影響。全面認識填海造地工程對軟土性狀的影響是進行工程建設的重要基礎。本文以欽州和防城港填海場地軟土為研究對象,從宏觀力學性質和細觀結構兩個方面,較為系統(tǒng)全面地研究了填海造地工程對軟土性狀的影響。主要研究工作與研究成果如下:1)環(huán)境擾動分析與模擬裝置研制以港口、碼頭、城市建設和工業(yè)用地為目的的填海造地工程對軟土賦存物理化學環(huán)境變化將產生多方面的影響,從巖土工程地質的角度分析,填海造地使得軟土上覆荷載與孔隙水化學場兩方面發(fā)生了根本性的變化。研制了填海場地軟土上覆荷載與孔隙水化學組分變化的室內模擬裝置“一種土的浸泡荷載聯(lián)動裝置”。采用該裝置模擬了填海場地軟土上覆荷載與孔隙水化學組分的變化,獲得了“印記”有上覆荷載與孔隙水化學組分變化“痕跡”的人工軟土。2)試驗研究基于人工軟土物理力學性質試驗研究,揭示了上覆荷載與孔隙水化學組分Ca2+與Mg2+對軟土性狀影響的變化機理。結論如下:①孔隙比隨荷載增加而減少,隨Ca2+與Mg2+濃度增加略有減少。②壓縮系數隨荷載、Ca2+與Mg2+濃度增加呈減少趨勢。③粘聚力隨荷載、Ca2+與Mg2+濃度增加呈增大趨勢。④內摩擦角隨荷載增加而增大,隨Ca2+濃度增加而略有增大,而隨Mg2+濃度增加變化不明顯。⑤人工軟土在荷載與化學組分共同作用下,兩者之間存在某種相互影響的耦合效應,對孔隙比、壓縮系數、粘聚力和滲透系數有較為明顯的耦合效應,而對內摩擦角的耦合效應較弱�；谌斯ぼ浲� SEM試驗和MIP試驗研究,揭示了上覆荷載與化學組分Ca2+與Mg2+對軟土性狀影響的細觀機理。結論如下:①荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大對土顆粒圓形度、平均等效粒徑、顆粒投影輪廓線分維數影響并不明顯。②荷載對顆粒排列定向角有一定程度的影響,顆粒排列定向角(與水平方向夾角)隨荷載增大呈變小趨勢,而Ca2+與Mg2+濃度增大對顆粒排列定向角影響并不明顯。③荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大對孔隙平均圓形度影響并不明顯。④荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大,孔隙孔徑呈變小趨勢。3)理論分析發(fā)現(xiàn)人工軟土在荷載作用下,因孔隙比變小使得膠結聯(lián)結強度增大;隨著化學組分Ca2+與Mg2+濃度增大,因部分Ca2+與Mg2+析出結晶形成膠結物,使得膠結物增多,顆粒之間膠結聯(lián)結增強,膠結聯(lián)結強度增大。宏觀與細觀呈現(xiàn)出了極為明顯的一致性,宏觀是細觀的具體量化體現(xiàn)。在本文采用的最大荷載180kPa范圍內,荷載作用下土顆粒的形狀、大小變化不明顯,土顆粒主要是發(fā)生位移,重新排列,土的孔隙變小�；瘜W組分Ca2+與Mg2+濃度增大,部分Ca2+與Mg2+析出結晶形成膠結物,使得土顆粒之間的膠結聯(lián)結增強。人工軟土宏觀力學性質與細觀結構參數之間呈相關性,其中壓縮系數、粘聚力和滲透系數與細觀結構參數之間呈明顯的相關性,內摩擦角與細觀結構參數之間呈一定程度的相關性。
【圖文】：

欽州港臨海園區(qū)地方鐵路支線大欖坪至保稅港區(qū)吹砂填海工程，吹填砂層厚度高達逡逑１５米。該地區(qū)的潮型為不正規(guī)全日潮型，，吹填層頂面位于高潮水位以上約２米，位于海逡逑平面基面以上約４．５米。該填海工程的某一吹砂斷面圖如圖２－３所示。逡逑砂層頂標高：５米逡逑１：邋１０邐＿＿＿＿＿邐Ｖ——＿＿＿＿＿＿邐１：邋１０逡逑一邐？邐Ｉ：邋－８．２８／ｆｃ邋．｛ｉＵ邋底標島：－５９懫＇？邐邐逡逑圖２－３吹砂斷面圖逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｆｉｌｌ邋ｓａｎｄ逡逑本填海工程的海平面基面以下吹填砂層的飽和容重約為２0ｋＮ／ｍ３，海平面基面以上逡逑吹填砂層的容重約為丨８ｋＮ／ｍ３，海水容重約為１０．３ｋＮ／ｍ３，該填海層對下伏軟土形成的逡逑上覆荷載可高達１８０ｋＰａ。本次模擬試驗的豎向荷載應力最人取值為１８０ｋＰａ。逡逑１５逡逑

防城港為９種工況組合，共２４種工況組合。逡逑２．３．４試驗步歘逡逑浸泡加載過程如下圖２－５所示。逡逑．．．．．．逡逑圖２－５邋土樣的浸泡荷載聯(lián)動試驗逡逑Ｆｉｇ．邋２－５邋Ｔｈｅ邋ｓｏａｋｉｎｇ－ｌｏａｄ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｓａｍｐｌｅｓ逡逑試驗步驟如下：逡逑１）
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU447

【參考文獻】

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本文編號：2592618