【摘要】：巖土體變形等測(cè)量一般通過埋入傳感器的方式來間接測(cè)量。由于巖土體力學(xué)性質(zhì)的各向異性以及測(cè)量?jī)x器本身數(shù)量的限制和力學(xué)性質(zhì)的差異,通過埋入傳感器的測(cè)量方式得到的數(shù)據(jù)具有非連續(xù)性特征,所測(cè)得的參數(shù)也與巖土體真實(shí)特性有所區(qū)別。透明土的研究正是基于以上背景開展的。借助于高速攝像機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)透明土體內(nèi)部變化的可視化,同時(shí)結(jié)合數(shù)字圖像分析技術(shù),就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于透明土體的連續(xù)性和非介入式的測(cè)量,從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量方式的缺陷。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上,主要進(jìn)行了以下研究： (1)采用高純度的熔融石英砂和與之折射率相匹配的孔隙流體人工合成了透明土。通過實(shí)驗(yàn),研究了兩種無機(jī)溶液(CaCl2.2(H2O)、CaBr2)和三種有機(jī)溶液(15#白礦物油和EI溶劑油、15#白礦物油和SI溶劑油的混合物、15#和3#白礦物油混合物)折射率隨溫度、濃度(無機(jī)溶液)和體積比(有機(jī)液體)的變化規(guī)律,同時(shí)測(cè)定了平均色散的變化規(guī)律,實(shí)驗(yàn)測(cè)定了部分配方流體的粘度值。通過比較選擇15#油和溶劑油EI的混合物作為孔隙流體,與熔融石英砂混合配制出了透明土。 (2)對(duì)相同固體顆粒(熔融石英砂)不同折射率的孔隙流體的混合物進(jìn)行了吸光度的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,固體顆粒形狀和固液折射率匹配程度均對(duì)透明土的吸光度有影響,從而對(duì)透明的效果也有影響。 (3)針對(duì)孔隙流體是水的固液混合物進(jìn)行了固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)以及孔隙流體是水和配方孔隙流體(15#白礦物油和溶劑油EI)進(jìn)行了相同加載下的不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：固結(jié)排水條件下,熔融石英砂的應(yīng)變特性比如剪脹性等與一般砂具有很大的相似性；不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)表明,孔隙流體的性質(zhì)對(duì)透明土的應(yīng)變特性有較大的影響,孔隙流體為有機(jī)油的混合物時(shí),透明土能更快達(dá)到剪切峰值而破壞,峰值強(qiáng)度也更高。
【圖文】：

等[25]利用Nafion顆粒和營(yíng)養(yǎng)液合成的透明土，結(jié)合數(shù)字顯微技術(shù)觀察了根系在透明土中的生長(zhǎng)過程，見圖1.2。mmmmmn—圖1.2透明土及其應(yīng)用12511.3本文的研究?jī)?nèi)容和意義國(guó)內(nèi)透明土研究由于起步較晚以及相關(guān)技術(shù)的不成熟、研究和應(yīng)用成果并不多。本文認(rèn)為透明土的研究目前尚存在以下不足之處：(1)不定型娃粉或者桂膠合成的透明土由于桂膠顆粒的吸濕性，很容易因?yàn)樗值奈諆河绊懲该鞫龋?2)低圍壓下，用不定型桂狡合成的透明土也表現(xiàn)出塑性變形特征，不存在彈性變形，這與實(shí)際砂土的變形特征并不一致；(3)不定型桂膠顆粒配置的透明土透明度有限，同時(shí)存在因體積增大而透明度降低的缺陷；(4)玻璃珠的價(jià)格相對(duì)昂貴，難以推廣應(yīng)用；4

01120131#5]在2013年利用麓糖溶液和熔融石英砂合成了透明土，其三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，隨著軸向應(yīng)變的增加，透明土的體積應(yīng)變由正變?yōu)樨?fù)，體現(xiàn)出明顯的剪脹性（圖3.1)，隨著有效圍壓的增加，剪脹性更加明顯。這些特征均與實(shí)際砂土的剪脹性等特征相一致。Ezzein, Bathurst【2q在2011年利用煉融石英砂和白礦物油合成了透明土，透明度良好（圖3.2)。利用合成的透明土 Ezzein等進(jìn)行了三軸壓縮實(shí)驗(yàn)、滲透性試驗(yàn)、直接剪切試驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)分析了內(nèi)摩擦角等參數(shù)。三軸實(shí)驗(yàn)中對(duì)比實(shí)驗(yàn)了孔隙流體分別是水、礦物油以及干燥的石英砂三種工況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，，在低圍壓下，孔隙流體為礦物油時(shí)盡管抗剪強(qiáng)度和剪脹性在絕對(duì)值上比孔隙流體為水時(shí)略低，但是整個(gè)應(yīng)力應(yīng)變曲線三種工況是非常相似的。國(guó)內(nèi)河海大學(xué)Cao等[36]通過三軸對(duì)比分析了自然砂和擦融石英在排水和不排水條件下應(yīng)力應(yīng)變性能，實(shí)驗(yàn)表明，熔融石英砂的抗剪強(qiáng)度比所選自然砂的高，但是二者的應(yīng)力應(yīng)變曲線非常相似
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU44;TU43

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 矯德全，陳愈炯;土的各向異性和卸荷體縮[J];巖土工程學(xué)報(bào);1994年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 賈宇峰;考慮顆粒破碎的粗粒土本構(gòu)關(guān)系研究[D];大連理工大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2531714