海相粘土廣泛存在于沿海地區(qū),隨著各類工程建設(shè)的開(kāi)展,近年來(lái)海洋巖土工程日益引起人們的研究興趣。另一方面,我國(guó)屬于產(chǎn)煤和燃煤大國(guó),粉煤灰是一種常見(jiàn)的工業(yè)廢料,如果不妥善處理會(huì)造成很大的污染,粉煤灰的資源化利用屬于當(dāng)今經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的重大課題。機(jī)場(chǎng)建設(shè)、深基坑開(kāi)挖和隧道掘進(jìn)等海洋巖土工程在施工之前要加固土體的強(qiáng)度、降低土體的滲透性和可壓縮性。普通波特蘭水泥是一種常用的固化劑,它可以使土體在短時(shí)間內(nèi)獲得很大的強(qiáng)度(28天固化期的強(qiáng)度可達(dá)80%)。但有些工程項(xiàng)目如深基坑支護(hù)的周期長(zhǎng),允許水泥土的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)速率較慢�；谝陨媳尘�,本文主要利用室內(nèi)試驗(yàn)手段,以普通水泥加固海相粘土作為參考,重點(diǎn)研究了粉煤灰水泥加固海相粘土的微觀加固機(jī)理、強(qiáng)度特性、屈服與變形特性、小應(yīng)變行為特性及其影響因素和變化規(guī)律,并對(duì)兩種水泥土的屈服、強(qiáng)度和剛度特性進(jìn)行了對(duì)比分析,為粉煤灰水泥土在工程上的廣泛應(yīng)用提供了基本的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。(1)考慮不同水泥摻量和不同養(yǎng)護(hù)齡期,分別開(kāi)展普通水泥土和粉煤灰水泥土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究,得到水泥摻量和齡期分別對(duì)兩種水泥土強(qiáng)度的影響規(guī)律:普通水泥土28天齡期的強(qiáng)度值較大但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢,粉煤灰水泥土28天齡期的強(qiáng)度值較小但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速,90天齡期時(shí)高摻量條件下兩種水泥土的強(qiáng)度值基本相同。借助SEM技術(shù)分析兩種水泥土不同摻量、不同齡期的微觀結(jié)構(gòu),定性的分析兩種水泥土的作用機(jī)理;對(duì)比分析了兩種水泥土的強(qiáng)度、變形規(guī)律和破壞模式。(2)引入粉煤灰水泥摻量的不確定性參數(shù)α和攪拌過(guò)程中不均性參數(shù)β兩個(gè)隨機(jī)變量,建立了摻粉煤灰水泥土的強(qiáng)度預(yù)測(cè)模型,該模型可以預(yù)測(cè)不同粉煤灰與水泥摻量比在不同齡期、不同配合比條件下的強(qiáng)度,利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差在15%以內(nèi)。利用隨機(jī)變量α和β來(lái)研究粉煤灰水泥土的強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)特征,使用Monte-Carlo數(shù)值模擬方法模擬探討了變量α和β的概率密度函數(shù)對(duì)強(qiáng)度的影響,通過(guò)葉片轉(zhuǎn)數(shù)的操作參數(shù)與強(qiáng)度的變化相關(guān)聯(lián),構(gòu)建了用于評(píng)估工程實(shí)踐現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的變異系數(shù)預(yù)測(cè)模型。(3)分別進(jìn)行了兩種水泥土的三軸各向同性壓縮試驗(yàn),獲得了兩種水泥土在不同水泥摻量、不同齡期條件下的初始屈服應(yīng)力、中間屈服應(yīng)力和最終屈服應(yīng)力,分別建立了兩種水泥土的初始屈服應(yīng)力與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的線性關(guān)系,研究發(fā)現(xiàn)兩種水泥土的初始屈服強(qiáng)度和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度可以用同一線性關(guān)系式來(lái)表達(dá)P~’_(py)=0.55q_u;分別建立了兩種水泥土在三軸各向同性壓縮試驗(yàn)條件下有效圍壓與比容的對(duì)數(shù)曲線關(guān)系。(4)分別進(jìn)行了兩種水泥土的三軸排水剪切試驗(yàn),建立了初始屈服應(yīng)力P~’_(py)、有效圍壓p~’、偏應(yīng)力q的拋物線曲線關(guān)系,發(fā)現(xiàn)兩種水泥土的初始屈服面可以用相同的拋物線曲線來(lái)表示,只是相關(guān)系數(shù)N不同:普通水泥土N=2.6,粉煤灰水泥土N=2.1。利用初始屈服面,分別建立了兩種水泥土初始屈服應(yīng)力的預(yù)測(cè)模型,利用所建立的模型對(duì)兩種水泥土的初始屈服應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè),同時(shí)利用無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度建立的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種不同預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值誤差均在15%以內(nèi)。(5)開(kāi)展了兩種水泥土的彎曲元試驗(yàn)研究,獲得了兩種水泥土在不同摻量、不同齡期條件下的小應(yīng)變最大剪切模量G_(max),分別建立了兩種水泥土小應(yīng)變最大剪切模量G_(max)與初始屈服應(yīng)力P~’_(py)的指數(shù)曲線關(guān)系,兩種水泥土的小應(yīng)變最大剪切模量G_(max)和初始屈服應(yīng)力P~’_(py)可以用同一關(guān)系式來(lái)表達(dá)。間接的建立了兩種水泥土小應(yīng)變最大剪切模量G_(max)與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度q_u的關(guān)系式,可以用變量α和β來(lái)表示。(6)開(kāi)展了普通水泥土和粉煤灰水泥土的局部應(yīng)變?cè)囼?yàn),獲得了兩種水泥土在不同摻量、不同齡期條件下的局部應(yīng)力-應(yīng)變曲線和小應(yīng)變剪切模量,探討了兩種水泥土的局部應(yīng)變強(qiáng)度隨水泥摻量和齡期改變的變化規(guī)律以及小應(yīng)變剪切模量隨水泥摻量和齡期變化的衰減規(guī)律,對(duì)兩種水泥土進(jìn)行了對(duì)比分析。(7)建立了粉煤灰水泥加固新加坡海相粘土初始屈服的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?對(duì)于一些變形控制要求非常高的結(jié)構(gòu)(例如地鐵、隧道等),初始屈服應(yīng)力對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有非常重要的參考意義。介紹了粉煤灰水泥土初始屈服經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷挠猛竞鸵饬x,對(duì)比分析了應(yīng)用該經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷念A(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差值。
【學(xué)位單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

圖 1-2 水泥土初始屈服應(yīng)力點(diǎn)的定義[92]ure 1-2 Definition of initial yield stress for cemen過(guò)研究強(qiáng)度較小的水泥土，提出第一個(gè)屈最尾端，第二個(gè)屈服應(yīng)力點(diǎn)為應(yīng)力-應(yīng)變塑粘土，提出了“第一產(chǎn)量”作為偏轉(zhuǎn)應(yīng)力束作為最大曲率點(diǎn)的“第二產(chǎn)量”并度表示應(yīng)力-應(yīng)變與壓縮曲線的關(guān)系，更。剛度法研究屈服特性，他們將剪切模量以對(duì)數(shù)刻度繪制的軸向應(yīng)變圖的切向剛所示。Bergado 等[97]通過(guò)用水泥處理曼應(yīng)變曲線以確定水泥土的屈服應(yīng)力，結(jié)轉(zhuǎn)點(diǎn)被定義為屈服應(yīng)力點(diǎn)，如圖 1-3（

圖 1-2 水泥土初始屈服應(yīng)力點(diǎn)的定義[92]Figure 1-2 Definition of initial yield stress for cemented soils[92]Maccarini[93]通過(guò)研究強(qiáng)度較小的水泥土，提出第一個(gè)屈服應(yīng)力點(diǎn)位于應(yīng)力應(yīng)變曲線線性階段的最尾端，第二個(gè)屈服應(yīng)力點(diǎn)為應(yīng)力-應(yīng)變曲線的最大曲率點(diǎn)Maccarini[93]使用重塑粘土，提出了“第一產(chǎn)量”作為偏轉(zhuǎn)應(yīng)力的線性部分的端部對(duì)軸向應(yīng)變曲線的結(jié)束作為最大曲率點(diǎn)的“第二產(chǎn)量”并繪制在同一圖上。Bressani[94]用對(duì)數(shù)刻度表示應(yīng)力-應(yīng)變與壓縮曲線的關(guān)系，更清晰的反應(yīng)出水泥土的初始屈服行為特征。一些學(xué)者[95-96]用剛度法研究屈服特性，他們將剪切模量和對(duì)應(yīng)的應(yīng)變關(guān)系用對(duì)數(shù)曲線表示出來(lái)，以對(duì)數(shù)刻度繪制的軸向應(yīng)變圖的切向剛度的變化來(lái)研究屈服應(yīng)力，如圖 1-3（a）所示。Bergado 等[97]通過(guò)用水泥處理曼谷軟黏土進(jìn)行研究，繪制剪切應(yīng)變與體積應(yīng)變曲線以確定水泥土的屈服應(yīng)力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)剪切應(yīng)變-體積曲線是雙線性的，轉(zhuǎn)點(diǎn)被定義為屈服應(yīng)力點(diǎn)，如圖 1-3（b）所示。

圖 1-4 水泥土初始屈服應(yīng)力點(diǎn)的定義[98]igure 1-4 Definition of initial yield stress for cemented s研究者對(duì)初始屈服應(yīng)力的定義基本一致：偏離應(yīng)力點(diǎn)和最終屈服應(yīng)力點(diǎn)的定義存在不同看法述可以看出，有少部分學(xué)者開(kāi)展了普通水泥加固門針對(duì)粉煤灰加固海相粘土的屈服特性研究還灰水泥土加固海相粘土的初始屈服特性。小應(yīng)變行為特性研究現(xiàn)狀狀應(yīng)變剪切模量和最大剪切模量是常見(jiàn)的參數(shù)，具和重塑土的小應(yīng)變研究的報(bào)道較多[99-106]，但是的研究較少，我國(guó)學(xué)者對(duì)水泥土的小應(yīng)變研究大手段進(jìn)行的。 GDS 共振柱室內(nèi)試驗(yàn)研究了不同圍壓、不同摻性(動(dòng)剪切模量和阻尼比)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2812656