【摘要】：以港口、碼頭、城市建設(shè)和工業(yè)用地為目的的填海造地,具有填海面積大、造陸速度快、施加荷載重等特點,使得填海場地軟土賦存物理化學環(huán)境發(fā)生了根本的變化,軟土宏觀力學性質(zhì)與細觀結(jié)構(gòu)隨之受到重要影響。全面認識填海造地工程對軟土性狀的影響是進行工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)。本文以欽州和防城港填海場地軟土為研究對象,從宏觀力學性質(zhì)和細觀結(jié)構(gòu)兩個方面,較為系統(tǒng)全面地研究了填海造地工程對軟土性狀的影響。主要研究工作與研究成果如下:1)環(huán)境擾動分析與模擬裝置研制以港口、碼頭、城市建設(shè)和工業(yè)用地為目的的填海造地工程對軟土賦存物理化學環(huán)境變化將產(chǎn)生多方面的影響,從巖土工程地質(zhì)的角度分析,填海造地使得軟土上覆荷載與孔隙水化學場兩方面發(fā)生了根本性的變化。研制了填海場地軟土上覆荷載與孔隙水化學組分變化的室內(nèi)模擬裝置“一種土的浸泡荷載聯(lián)動裝置”。采用該裝置模擬了填海場地軟土上覆荷載與孔隙水化學組分的變化,獲得了“印記”有上覆荷載與孔隙水化學組分變化“痕跡”的人工軟土。2)試驗研究基于人工軟土物理力學性質(zhì)試驗研究,揭示了上覆荷載與孔隙水化學組分Ca2+與Mg2+對軟土性狀影響的變化機理。結(jié)論如下:①孔隙比隨荷載增加而減少,隨Ca2+與Mg2+濃度增加略有減少。②壓縮系數(shù)隨荷載、Ca2+與Mg2+濃度增加呈減少趨勢。③粘聚力隨荷載、Ca2+與Mg2+濃度增加呈增大趨勢。④內(nèi)摩擦角隨荷載增加而增大,隨Ca2+濃度增加而略有增大,而隨Mg2+濃度增加變化不明顯。⑤人工軟土在荷載與化學組分共同作用下,兩者之間存在某種相互影響的耦合效應,對孔隙比、壓縮系數(shù)、粘聚力和滲透系數(shù)有較為明顯的耦合效應,而對內(nèi)摩擦角的耦合效應較弱�；谌斯ぼ浲� SEM試驗和MIP試驗研究,揭示了上覆荷載與化學組分Ca2+與Mg2+對軟土性狀影響的細觀機理。結(jié)論如下:①荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大對土顆粒圓形度、平均等效粒徑、顆粒投影輪廓線分維數(shù)影響并不明顯。②荷載對顆粒排列定向角有一定程度的影響,顆粒排列定向角(與水平方向夾角)隨荷載增大呈變小趨勢,而Ca2+與Mg2+濃度增大對顆粒排列定向角影響并不明顯。③荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大對孔隙平均圓形度影響并不明顯。④荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大,孔隙孔徑呈變小趨勢。3)理論分析發(fā)現(xiàn)人工軟土在荷載作用下,因孔隙比變小使得膠結(jié)聯(lián)結(jié)強度增大;隨著化學組分Ca2+與Mg2+濃度增大,因部分Ca2+與Mg2+析出結(jié)晶形成膠結(jié)物,使得膠結(jié)物增多,顆粒之間膠結(jié)聯(lián)結(jié)增強,膠結(jié)聯(lián)結(jié)強度增大。宏觀與細觀呈現(xiàn)出了極為明顯的一致性,宏觀是細觀的具體量化體現(xiàn)。在本文采用的最大荷載180kPa范圍內(nèi),荷載作用下土顆粒的形狀、大小變化不明顯,土顆粒主要是發(fā)生位移,重新排列,土的孔隙變小�；瘜W組分Ca2+與Mg2+濃度增大,部分Ca2+與Mg2+析出結(jié)晶形成膠結(jié)物,使得土顆粒之間的膠結(jié)聯(lián)結(jié)增強。人工軟土宏觀力學性質(zhì)與細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間呈相關(guān)性,其中壓縮系數(shù)、粘聚力和滲透系數(shù)與細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間呈明顯的相關(guān)性,內(nèi)摩擦角與細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間呈一定程度的相關(guān)性。
【圖文】：

欽州港臨海園區(qū)地方鐵路支線大欖坪至保稅港區(qū)吹砂填海工程，吹填砂層厚度高達逡逑１５米。該地區(qū)的潮型為不正規(guī)全日潮型，，吹填層頂面位于高潮水位以上約２米，位于海逡逑平面基面以上約４．５米。該填海工程的某一吹砂斷面圖如圖２－３所示。逡逑砂層頂標高：５米逡逑１：邋１０邐＿＿＿＿＿邐Ｖ——＿＿＿＿＿＿邐１：邋１０逡逑一邐？邐Ｉ：邋－８．２８／ｆｃ邋．｛ｉＵ邋底標島：－５９懫＇？邐邐逡逑圖２－３吹砂斷面圖逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｓｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｙｄｒａｕｌｉｃ邋ｆｉｌｌ邋ｓａｎｄ逡逑本填海工程的海平面基面以下吹填砂層的飽和容重約為２0ｋＮ／ｍ３，海平面基面以上逡逑吹填砂層的容重約為丨８ｋＮ／ｍ３，海水容重約為１０．３ｋＮ／ｍ３，該填海層對下伏軟土形成的逡逑上覆荷載可高達１８０ｋＰａ。本次模擬試驗的豎向荷載應力最人取值為１８０ｋＰａ。逡逑１５逡逑

防城港為９種工況組合，共２４種工況組合。逡逑２．３．４試驗步歘逡逑浸泡加載過程如下圖２－５所示。逡逑．．．．．．逡逑圖２－５邋土樣的浸泡荷載聯(lián)動試驗逡逑Ｆｉｇ．邋２－５邋Ｔｈｅ邋ｓｏａｋｉｎｇ－ｌｏａｄ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｓａｍｐｌｅｓ逡逑試驗步驟如下：逡逑１）
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU447

【參考文獻】

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本文編號：2592618