淮北平原粘性土層中大量分布的鈣質結核造成土體的物質組成、結構和性質迥異于其它土類,大量的結核這一“量變”最終形成了鈣質結核土這一區(qū)域性特殊土。而目前對于鈣質結核土力學性質的研究主要著眼于大量結核引起的“質變”——即在大量鈣質結核的影響下土體的力學性能,很少去考慮單個結核究竟是怎么影響土體的性質的。基于此,論文采用三軸壓縮試驗,并結合離散元數(shù)值模擬,研究單個或少量的結核對土體力學性質的影響。本次試驗研究選用粒徑為0.4Lc的原狀鈣質結核,制備了18%、21%、24%三種含水率下含不同位置和數(shù)量結核的試樣,并在3種不同圍壓下進行三軸壓縮試驗(UU)。通過分析試樣的典型破壞形態(tài),發(fā)現(xiàn)結核附近的土體變形較小,其結核對試樣破壞形態(tài)其起控制作用;同時,論文對試樣的應力-應變關系進行了研究,分析了土體細觀結構要素——結核數(shù)量和位置、含水率、圍壓等對試樣應力-應變曲線形態(tài)的影響;在三軸試驗基礎上,論文運用PFC~(3D)軟件建立模型,對此次試驗進行離散元數(shù)值模擬,在細觀尺度上分析鈣質結核對顆粒間應力場和位移場的影響,并據(jù)此討論結核影響試樣抗剪強度的作用機制;最后,論文引入了基于土體結構性改良的Duncan-Chang模型,對其擬合鈣質結核土本構關系的適用性進行了探討。研究表明:在壓縮過程中,鈣質結核周圍會產生應力集中現(xiàn)象,阻礙了土中細顆粒的運動,承擔更多剪應力,起到了骨架作用,從而增強了試樣的整體強度;隨結核數(shù)量的增多,其骨架作用也不斷增強,且位于試樣中心的結核起到的骨架作用最強。研究成果有助于理解結核對于土體工程性質的影響,并對其它含粗大顆粒土類的性質的研究有所借鑒,如土石混合體等。
【學位單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

技術路線圖

圖 2.1 鈣質結核土區(qū)域平面分布圖[3]Regional distribution plan of cohesive soil containing calcareous知，鈣質結核的形成需要蓄水能力強，且季節(jié)性干濕交替質環(huán)境，所以地勢低洼的河間平原地貌是鈣質結核絕佳的域地下水位較低，蓄水能力差，難以大規(guī)模發(fā)育結構良好此，鈣質結核在平面上的分布與淮北平原的地勢地貌緊密相結核基本分布在水系兩側的河間平原區(qū)。在平原中部及中南完型鈣質結核，而在地勢稍高的東北部及北部邊緣的 Q4土形鈣質結核為主，其分布有明顯的區(qū)域性特征。核土分布區(qū)的典型剖面上，如圖 2.2，結核的分布也隨深。鈣質結核發(fā)育于地下水位附近，故常常在剖面上聚集成在 0.7m 左右，但偶爾也可見 0.2～0.3m，甚至出露地表。中通常分布的是發(fā)育較差的雛形鈣質結核，而完型鈣質結核布在深度 0.7m 及以下的地層中。在平原地表徑流侵蝕作用部分直接出露地表。鈣質硬磐一般埋藏很深，分布于粘性

圖 2.2 濉溪地層剖面圖[3]Fig.2.2 Suixi stratigraphic section[3]結核土的結構結核土是由以結核作為粗粒組分、粘粒和粉粒作為細粒組分構成的結構。其結構從細觀角度來看，主要是指粗粒部分，即結核在土體態(tài)、數(shù)量，自身的結構、大小、形狀等要素；粘粒、粉粒的特征和擦等作用是鈣質結核土的微觀結構。當表層土體分布少量小粒徑的等力學特征主要由細粒部分控制，而隨深度增加，結核粒徑增大，核的各項結構特征對土體的影響會逐步增大并取代細粒部分對土體-4]。學性質上相差較大的結核和細粒土組成的鈣質結核土在物質組分土，而與一般的土石混合體有一定的相似性。但鈣質結核是由復雜內部膠結、固結生成的，與一般土石混合體中塊石的來源具有本質觀和微觀尺度上，鈣質結核土與一般土石混合體的結構特征具有明
【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 高明明;祝艷波;周靜靜;苗帥升;;鈣質結核含量對黃土強度及變形特性的影響[J];河北工程大學學報(自然科學版);2019年03期

2 王小龍;任亞群;任治軍;;鈣質結核粘土地基工程性質研究[J];勘察科學技術;2014年S1期

3 藍天鵬;黃興懷;熊福才;郭靜芳;;鈣質結核土微觀結構分形特征研究[J];工程與建設;2015年04期

4 藍天鵬;吳道祥;楊遠杰;李莉;王國強;;鈣質結核土及其大型直剪試驗研究[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2012年02期

5 徐冬生;吳道祥;施國軍;王國強;;淮北平原鈣質結核土與高氟地下水成因關系分析[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2010年12期

6 吳道祥;曹亞娟;鐘軒民;施國軍;徐東生;劉秋燕;王國強;;安徽淮北平原鈣質結核土分布及成因年代研究[J];巖土力學;2009年S2期

7 單連芳,許東禹,任于燦,陳正新;江蘇和山東海岸鈣質結核及其地質意義[J];海洋地質與第四紀地質;1987年01期

8 李松林;潘杰;;鐵鍬井[J];中國水利;1987年06期

9 王紹龍;王肇元;;豫北某第四系粘土礦床中的鈣質結核[J];河南地質;1989年01期

10 齊麗;劉智杰;李勁彬;王璐瑤;;黃土鈣質結核對水體重金屬離子的吸附性能研究[J];水土保持研究;2019年05期

相關博士學位論文 前1條

1 徐永;呂梁山西麓新近紀紅粘土的磁性地層及古環(huán)境研究[D];西北大學;2010年

相關碩士學位論文 前10條

1 巴墨濃;鈣質結核對土體抗剪強度影響的試驗研究及離散元模擬[D];合肥工業(yè)大學;2019年

2 張慧杰;鈣質結核土細觀結構要素電阻率試驗研究[D];合肥工業(yè)大學;2018年

3 胡雪婷;鈣質結核土細觀結構要素與抗剪強度關系的研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

4 沈啟鵬;鈣質結核土三軸試驗的顆粒流模擬[D];合肥工業(yè)大學;2017年

5 藍天鵬;淮北平原鈣質結核土大尺寸直剪試驗研究[D];合肥工業(yè)大學;2012年

6 徐冬生;淮北平原鈣質結核土與高氟水的形成關系研究[D];合肥工業(yè)大學;2010年

7 曹亞娟;安徽淮北平原鈣質結核土的分布及成因研究[D];合肥工業(yè)大學;2009年

8 華仁兵;鈣質結核土的電阻率試驗研究[D];合肥工業(yè)大學;2015年

9 鐘軒明;安徽省淮北地區(qū)鈣質結核土的工程性質研究[D];合肥工業(yè)大學;2007年

10 楊旭;廊坊盆地更新世以來沉積相精細分析[D];中國地質大學(北京);2012年

本文編號：2894061