本文關(guān)鍵詞：天津?yàn)I海軟土次固結(jié)蠕變特性及微觀特征試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,近年來全國(guó)范圍內(nèi)都在大興土木,高速公路、鐵路以及高層建筑物等工程建設(shè)越來越多,對(duì)土地的需求也越來越大,尤其在沿海城市,而在沿海地區(qū)廣泛分布著深厚的軟土地層,很多工程需要建設(shè)在這軟土地層之上。天津?yàn)I海軟土具有高孔隙比、高壓縮性、高含水率、低滲透性以及低強(qiáng)度等“三高兩低”特點(diǎn),所以該地區(qū)軟土地基具有工后沉降變形量大、強(qiáng)度低等不良工程地質(zhì)性質(zhì)。當(dāng)在軟土地基上修建工程時(shí),軟土的不良工程性質(zhì)對(duì)這些工程建設(shè)將有著極其不利的影響。針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)軟土具有變形量大等不良工程性質(zhì)問題,本文選用天津?yàn)I海淤泥質(zhì)粘土為研究對(duì)象,從宏觀和微觀兩個(gè)角度上對(duì)軟土的固結(jié)蠕變變形性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)研究與分析。本文主要開展的研究工作以及成果主要有以下幾點(diǎn):(1)通過對(duì)所取土樣的基本物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)分析,該軟土的有機(jī)質(zhì)含量較高,土的活動(dòng)性強(qiáng)、親水性強(qiáng),具有較高含水率;且土樣溶液的PH值與礦物的等電PH值相差較大,形成的熱力學(xué)電位較高,且該土樣中Na+的含量較高,導(dǎo)致土的擴(kuò)散層也就較厚,土顆粒表面的結(jié)合水膜就較厚,這是土樣具有較高含水率的原因之一。(2)通過使用單杠桿高壓固結(jié)儀對(duì)土樣進(jìn)行相關(guān)一維固結(jié)蠕變?cè)囼?yàn),得出該土樣屬于欠固結(jié)土,但是該軟土具有一定的結(jié)構(gòu)性,其結(jié)構(gòu)屈服強(qiáng)度為141kPa。(3)通過預(yù)壓固結(jié)試驗(yàn)得出,對(duì)土體進(jìn)行預(yù)壓可以有效的減小土的主固結(jié)變形和次固結(jié)變形,當(dāng)固結(jié)壓力小于預(yù)壓荷載時(shí),這種效果表現(xiàn)得更為明顯;當(dāng)固結(jié)壓力大于預(yù)壓荷載時(shí),次固結(jié)系數(shù)隨固結(jié)壓力的增大先增大后減小,但出現(xiàn)峰值的固結(jié)壓力會(huì)往后推移。(4)通過壓汞試驗(yàn)對(duì)土樣在固結(jié)前后微觀孔隙尺度分布特征的變化情況進(jìn)行研究,得出土體內(nèi)的孔隙率隨固結(jié)壓力增大而減小,但逐漸趨于平緩;天然狀態(tài)時(shí),土體中的孔隙主要以中孔隙為主,當(dāng)固結(jié)壓力逐漸增大時(shí),土體中的中孔隙逐漸被壓密成小、微孔隙,土中的孔隙逐漸變成以小、微孔隙為主。(5)運(yùn)用掃描電子顯微鏡對(duì)土在固結(jié)前后的微觀結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行定性研究,得出當(dāng)土在天然狀態(tài)時(shí),土體內(nèi)顆粒間的接觸方式主要以邊-邊接觸和邊-面接觸為主,其結(jié)構(gòu)主要為蜂窩狀結(jié)構(gòu)和絮凝狀結(jié)構(gòu),當(dāng)固結(jié)壓力逐漸增大時(shí),土體中的大孔隙被壓密,顆粒之間接觸更緊密,土體內(nèi)顆粒間的接觸試主要以面-面接觸為主,其微觀結(jié)構(gòu)變成以緊密絮凝狀結(jié)構(gòu)為主。(6)針對(duì)SEM圖像進(jìn)行定量分析,從孔隙和結(jié)構(gòu)單元體的豐度、孔隙等效直徑以及引用分形維數(shù)對(duì)固結(jié)變形進(jìn)行定量研究,得出孔隙和結(jié)構(gòu)單元體的形狀均主要以似橢圓狀存在,隨著固結(jié)壓力的增大,土中孔隙形狀變化不大,結(jié)構(gòu)單元體的形狀向扁平化發(fā)展,但仍以似橢圓狀和扁橢圓狀為主;可以利用分維值對(duì)土的分選程度進(jìn)行區(qū)分,本次所研究的土的分維值在1~1.5的范圍內(nèi),分選性極好;隨著固結(jié)壓力的增大,土中孔隙及結(jié)構(gòu)單元體的分形維數(shù)均逐漸增大,且結(jié)構(gòu)單元體的分形維數(shù)要大于孔隙的分形維數(shù)。(7)對(duì)軟土固結(jié)蠕變變形機(jī)理進(jìn)行相關(guān)研究,分析了軟土的結(jié)構(gòu)性形成機(jī)理以及固結(jié)壓力對(duì)固結(jié)蠕變的影響。影響軟土結(jié)構(gòu)性的內(nèi)部因素主要包括軟土內(nèi)的離子成分、礦物組成成分以及粒度成分等,外部影響因素主要包括溫度、濕度、風(fēng)化作用、時(shí)間以及荷載等。土的固結(jié)蠕變過程是一個(gè)不斷達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡的過程,從宏觀角度來說,土體的固結(jié)蠕變變形就是土體在外力作用后,土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)調(diào)整,土中孔隙被壓縮(在宏觀上表現(xiàn)的就是固結(jié)蠕變變形量的增大),以使土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的支撐力增大來實(shí)現(xiàn)土的受力平衡而在外力作用下達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)的結(jié)果。從微觀的角度來說,土體的固結(jié)蠕變其實(shí)就是土體中孔隙不斷被壓密甚至消失,土體中顆粒排列方式以及土體結(jié)構(gòu)逐漸由松散狀態(tài)向緊密狀態(tài)轉(zhuǎn)變的一個(gè)過程。
【關(guān)鍵詞】：濱海軟土 次固結(jié)蠕變 微觀結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)性 結(jié)構(gòu)屈服強(qiáng)度 變形機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU447;TU41
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 本文的研究背景及研究意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 土體次固結(jié)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 土體微觀結(jié)構(gòu)特征的研究現(xiàn)狀17-21
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線21-24
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.3.2 技術(shù)路線22-24
• 第二章 天津?yàn)I海軟土的基本物理化學(xué)特性24-32
• 2.1 天津?yàn)I海新區(qū)概況24-26
• 2.1.1 地理位置24-25
• 2.1.2 工程地質(zhì)條件25-26
• 2.2 物質(zhì)組成26-28
• 2.2.1 粒度成分26-27
• 2.2.2 礦物成分27-28
• 2.3 土的基本物理化學(xué)特性28-30
• 2.3.1 基本物理特性28-29
• 2.3.2 基本化學(xué)特性29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 軟土室內(nèi)固結(jié)蠕變?cè)囼?yàn)32-45
• 3.1 引言32-33
• 3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)33-35
• 3.3 軟土固結(jié)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果35-44
• 3.3.1 軟土結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力的確定35-36
• 3.3.2 軟土主固結(jié)、次固結(jié)為主變形階段的劃分36-38
• 3.3.3 堆載預(yù)壓固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果及分析38-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 天然軟土固結(jié)過程的微觀結(jié)構(gòu)特征試驗(yàn)研究45-69
• 4.1 引言45-46
• 4.2 基于壓汞試驗(yàn)的孔隙特征分析46-53
• 4.2.1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介47-48
• 4.2.2 不同固結(jié)壓力條件下孔隙演化分析48-53
• 4.3 基于電鏡試驗(yàn)的微觀結(jié)構(gòu)特征分析53-67
• 4.3.1 樣品制備54-55
• 4.3.2 圖像采集及圖像處理55-56
• 4.3.3 微觀結(jié)構(gòu)特征定性分析56-58
• 4.3.4 微觀結(jié)構(gòu)特征定量分析58-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 第五章 軟土固結(jié)蠕變變形機(jī)理69-80
• 5.1 引言69
• 5.2 結(jié)構(gòu)性軟土固結(jié)蠕變變形特性69-71
• 5.3 固結(jié)壓力對(duì)固結(jié)蠕變的影響71-74
• 5.4 軟土結(jié)構(gòu)性形成機(jī)理74-76
• 5.4.1 內(nèi)因75
• 5.4.2 外因75-76
• 5.5 軟土固結(jié)蠕變變形機(jī)理分析76-79
• 5.6 本章小結(jié)79-80
• 第六章 結(jié)論與建議80-83
• 6.1 主要研究成果80-82
• 6.2 建議82-83
• 參考文獻(xiàn)83-91
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果91-92
• 致謝92

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