硅藻泥巖的力學性質是軟弱硅藻土土層特性研究中的重要課題,本文通過相應的技術手段,對硅藻泥巖從物質組成、宏微觀結構、物理性能、強度特征、力學與凍土力學特性等方面進行系統(tǒng)研究,研究其物理力學性質和變形規(guī)律,從而加強對這種特殊的區(qū)域性巖土的認識。利用X射線光學顯微鏡通過重建數(shù)據(jù)圖像,提取了樣品的整體掃描圖與三個不同方向的二維切片信息。通過分析立方體單元的二維截面灰度圖,統(tǒng)計出了所提取礦物顆粒體積的百分比。通過對巖心孔隙特征進行分析,獲得了孔隙率、孔隙總數(shù)、最大孔隙體積、平均孔隙體積等參數(shù),并對不同等效直徑的孔隙進行了篩分。最后通過對樣品面孔隙率分析統(tǒng)計,獲得了連通孔隙與非連通孔隙的體積分數(shù),還對連通孔隙的滲流過程進行了模擬。通過對硅藻泥巖在不同圍壓下條件下進行試驗,并利用Excel非線性規(guī)劃求解,求出了抗剪強度指標,繪制出摩爾破壞應力圓與強度包線,并與實際結果進行了比對,通過人工繪圖計算與用線性規(guī)劃求解方法計算結果誤差,發(fā)現(xiàn)粘聚力絕對誤差在0.2~0.4k Pa,內摩擦角絕對誤差在0.2~0.5°。在低溫下硅藻泥巖的研究方面,分別研究了抗壓強度和彈性模量與溫度的變化關系,并采用FLAC3D軟... 

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 概況
    1.2 課題研究意義
    1.3 國內外研究動態(tài)
        1.3.1 硅藻土實驗特性研究進展
        1.3.2 人工凍土力學特性及其本構關系研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究工作
        1.4.1 研究內容及方法
        1.4.2 技術路線
2 X射線CT掃描技術建立三維數(shù)字巖心
    2.1 X射線三維顯微鏡儀器簡介
    2.2 成像原理
        2.2.1 幾何投影放大原理
        2.2.2 二級光學放大原理
    2.3 X射線CT掃描的基本步驟
    2.4 三維數(shù)字巖心結果及分析
        2.4.1 巖心掃描及單元提取
        2.4.2 巖心孔隙特征及分析
    2.5 CT掃描構建數(shù)字巖心的優(yōu)缺點
    2.6 本章小結
3 硅藻泥巖三軸剪切試驗研究
    3.1 試驗儀器簡介
        3.1.1 電液伺服式巖石三軸試驗機
        3.1.2 試驗機系統(tǒng)
    3.2 試驗前的準備工作
        3.2.1 試樣制備
        3.2.2 試驗前的檢查和準備
    3.3 試驗方案及計算公式
        3.3.1 試驗方案設計
        3.3.2 計算公式
    3.4 硅藻泥巖三軸剪切試驗分析
        3.4.1 試驗用土的基本性質
        3.4.2 三軸剪切試驗分析
    3.5 影響試驗結果的因素分析
        3.5.1 土樣擾動的影響
        3.5.2 試件制備的影響
        3.5.3 熱縮管的影響
        3.5.4 試件端部約束的影響
    3.6 本章小結
4 凍結硅藻土單軸壓縮試驗及FLAC數(shù)值模擬
    4.1 單軸抗壓強度試驗
        4.1.1 試驗儀器簡介
        4.1.2 試驗過程
    4.2 試驗結果與分析
        4.2.1 抗壓強度與溫度的關系
        4.2.2 彈性模量與溫度的關系
        4.2.3 應力-應變關系曲線分析
    4.3 FLAC3D計算原理及本構關系
        4.3.1 FLAC3D計算原理
        4.3.2 本構關系
    4.4 計算模型及結果分析
    4.5 本章小結
5 凍結硅藻土蠕變試驗及分數(shù)階導數(shù)模型
    5.1 凍土的蠕變特性及相關蠕變模型
        5.1.1 凍土的蠕變特性
        5.1.2 相關蠕變模型
    5.2 分數(shù)階導數(shù)的定義與性質
        5.2.1 分數(shù)階導數(shù)的定義
        5.2.2 分數(shù)階導數(shù)的性質
    5.3 分數(shù)階導數(shù)西原模型
    5.4 分數(shù)階導數(shù)西原模型的擬合分析
        5.4.1 單軸蠕變試驗及分析
        5.4.2 模擬退火的分數(shù)階導數(shù)西原蠕變模型
    5.5 本章小結
6 主要結論與后續(xù)展望
    6.1 主要工作與結論
    6.2 后續(xù)展望
參考文獻
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3660725