本文關(guān)鍵詞：沖擊荷載作用下淤泥土力學(xué)響應(yīng)特性研究

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【摘要】：靜動(dòng)力排水固結(jié)法越來(lái)越多地運(yùn)用于加固超軟黏土地基等不良地基當(dāng)中,其中淤泥土在沖擊荷載作用下的力學(xué)響應(yīng)特性受到業(yè)界的特別關(guān)注。本論文選題來(lái)源于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《超軟土地基靜動(dòng)力排水固結(jié)快速加固機(jī)理及設(shè)計(jì)理論研究》(項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：51178122)。通過(guò)本文的研究可以對(duì)淤泥類地基的靜動(dòng)力排水固結(jié)法的加固機(jī)理有更深入的了解和認(rèn)識(shí),為該法的施工以及優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)與依據(jù)。本文首先綜述了沖擊荷載作用下淤泥土力學(xué)響應(yīng)特性、本構(gòu)模型以及模型試驗(yàn)研究等現(xiàn)狀；再進(jìn)行試驗(yàn)研究分析,即利用自行研發(fā)的多向高能高速電磁力沖擊智能控制試驗(yàn)系統(tǒng),在模型箱設(shè)置多組不同排水體系間距(有無(wú)、疏密),對(duì)淤泥土進(jìn)行靜動(dòng)力排水固結(jié)模型試驗(yàn)(1：30相似比),研究沖擊荷載作用下淤泥類地基孔壓、土壓增長(zhǎng)和消散規(guī)律以及沖擊能傳遞規(guī)律,從而通過(guò)模擬現(xiàn)場(chǎng)工程了解沖擊荷載作用下淤泥土的力學(xué)響應(yīng)；同時(shí)使用SPAX-2000 (改進(jìn)型)靜動(dòng)真三軸測(cè)試系統(tǒng)對(duì)靜動(dòng)力排水固結(jié)法進(jìn)行模擬,通過(guò)淤泥土的三軸沖擊試驗(yàn),研究不同沖擊頻率(1Hz、8Hz、16Hz)、不同圍壓(200kPa、250kPa、300kPa)與不同中主應(yīng)力(250kPa、300kPa、350kPa)作用下的淤泥土力學(xué)響應(yīng),旨在不同中主應(yīng)力、圍壓以及不同頻率條件下,進(jìn)一步探討沖擊荷載作用下淤泥土的力學(xué)響應(yīng)特性；最后基于修正劍橋模型和有限特征比模型,將其分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,主要成果如下：一、模型試驗(yàn)研究得到插板較密區(qū)比插板較疏區(qū)孔壓更易消散,工中沉降更大：當(dāng)插板間距加密33%,工中沉降增加25%。這表明排水體設(shè)置是必要的,且應(yīng)保持合理密度；插板越密,軟土各深度H處能量增量占比k與H的曲線斜率由負(fù)值朝正值方向發(fā)展趨勢(shì)越好；而且隨著夯擊遍數(shù)增加,能量在軟基深層分布的比例越大,且深層最終能量增量占處理厚度總能量的比例最大。二、對(duì)于三軸試驗(yàn)：1、在相同沖擊頻率、中主應(yīng)力和圍壓作用下,隨著沖擊荷載(30kPa、60kPa、90kPa)的增大,某種體能量增量(附加體應(yīng)力增量×相應(yīng)體應(yīng)變?cè)隽?隨之減��；當(dāng)沖擊荷載增大50%(由60kPa增大至90kPa),對(duì)應(yīng)的某種體能量增量最大可減小38%。這說(shuō)明高沖擊能作用下土體能量更容易趨于飽和,這為防止橡皮土的產(chǎn)生提供了理論上的解釋。這也再次表明了靜動(dòng)力排水固結(jié)法的加固原則“少擊多遍,逐級(jí)加能”的重要性。2、在相同沖擊荷載大小、中主應(yīng)力和圍壓作用下,隨著沖擊頻率(1Hz、8Hz、 16Hz)的增大,軸向應(yīng)變量和某種體能量增量隨之減小,沖擊頻率為8Hz對(duì)應(yīng)的軸向應(yīng)變量和某種體能量增量分別比1Hz的最大可減小75%和45%,16Hz對(duì)應(yīng)的軸向應(yīng)變量和某種體能量增量比8Hz的最大可減小69%和62%。上述表明低頻沖擊比高頻更有利于能量的傳遞和吸收,這對(duì)于實(shí)際工程中采用低頻沖擊荷載進(jìn)行地基處理提供了重要的參考價(jià)值。3、在相同沖擊荷載大小以及沖擊頻率為1Hz作用下,中主應(yīng)力的存在對(duì)淤泥土的應(yīng)變會(huì)產(chǎn)生一定的影響：隨著中主應(yīng)力的增大(250kPa、300kPa、350kPa),累積軸向應(yīng)變和累積體應(yīng)變隨之減小,300kPa對(duì)應(yīng)的累積軸向應(yīng)變和累積體應(yīng)變比250kPa分別減少了44%和27%,350kPa對(duì)應(yīng)的累積軸向應(yīng)變和累積體應(yīng)變比300kPa減少了46%和19%。三、基于修正劍橋模型和有限特征比模型,將其分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,得到以有限特征比本構(gòu)模型為基礎(chǔ)的計(jì)算值與試驗(yàn)值具有一致性,可知利用有限特征比描述淤泥土的力學(xué)響應(yīng)特性是有效的。
【關(guān)鍵詞】：靜動(dòng)力排水固結(jié)法 沖擊荷載 淤泥土 力學(xué)響應(yīng) 固結(jié)效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU447
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-32
• 1.1 前言15-16
• 1.2 研究現(xiàn)狀16-30
• 1.2.1 沖擊荷載作用下土體力學(xué)響應(yīng)特性研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.2 理論分析和數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.3 本構(gòu)模型研究現(xiàn)狀21-27
• 1.2.4 室內(nèi)模型試驗(yàn)研究現(xiàn)狀27-30
• 1.3 研究意義及研究?jī)?nèi)容30-32
• 1.3.1 研究意義30-31
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容31-32
• 第二章 模型試驗(yàn)及結(jié)果分析32-43
• 2.1 引言32-33
• 2.2 沖擊荷載作用下淤泥土固結(jié)效應(yīng)模型試驗(yàn)研究33-42
• 2.2.1 試驗(yàn)裝置與沖擊加載系統(tǒng)33
• 2.2.2 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)33-36
• 2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果及固結(jié)效果分析36-42
• 2.3 本章小結(jié)42-43
• 第三章 靜動(dòng)真三軸系統(tǒng)及試驗(yàn)方法43-51
• 3.1 概述43
• 3.2 SPAX-2000改進(jìn)型靜動(dòng)真三軸系統(tǒng)簡(jiǎn)介43-46
• 3.2.1 系統(tǒng)組成43-45
• 3.2.2 主要功能45
• 3.2.3 主要性能參數(shù)45-46
• 3.3 靜動(dòng)真三軸試驗(yàn)的誤差討論46-47
• 3.3.1 橡皮膜的影響46
• 3.3.2 孔隙水壓力測(cè)量的影響46-47
• 3.4 淤泥土樣制備及物理參數(shù)指標(biāo)47
• 3.5 試驗(yàn)步驟47-50
• 3.5.1 試樣的制備48-49
• 3.5.2 反壓飽和49
• 3.5.3 試樣固結(jié)49-50
• 3.5.4 試樣沖擊50
• 3.5.5 壓縮剪切50
• 3.6 本章小結(jié)50-51
• 第四章 三軸試驗(yàn)與結(jié)果分析51-82
• 4.1 引言51
• 4.2 三軸試驗(yàn)方案51-52
• 4.3 沖擊試驗(yàn)結(jié)果及分析52-75
• 4.3.1 q-p關(guān)系52-57
• 4.3.2 q/p-體應(yīng)變關(guān)系57-62
• 4.3.3 體應(yīng)變-軸向應(yīng)變關(guān)系62-67
• 4.3.4 偏應(yīng)力-軸向應(yīng)變關(guān)系67-75
• 4.4 剪切試驗(yàn)結(jié)果分析75-79
• 4.4.1 常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果分析75-77
• 4.4.2 真三軸剪切試驗(yàn)結(jié)果分析77-79
• 4.5 本章小結(jié)79-82
• 第五章 本構(gòu)模型研究及計(jì)算對(duì)比82-93
• 5.1 概述82
• 5.2 飽和淤泥土修正劍橋模型82-87
• 5.2.1 修正劍橋模型的推導(dǎo)83-84
• 5.2.2 修正劍橋模型參數(shù)的確定與擬合84-86
• 5.2.3 本構(gòu)模型的驗(yàn)證與分析86-87
• 5.3 有限特征比本構(gòu)關(guān)系基本理論及計(jì)算對(duì)比87-91
• 5.3.1 有限特征比本構(gòu)模型簡(jiǎn)介87-89
• 5.3.2 模型參數(shù)確定89-90
• 5.3.3 飽和淤泥土有限特征比本構(gòu)模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比90-91
• 5.4 修正劍橋模型與有限特征比模型的比較分析91-92
• 5.5 本章小結(jié)92-93
• 結(jié)論與展望93-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文100-102
• 致謝102

【參考文獻(xiàn)】

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