本文關(guān)鍵詞：吉林省農(nóng)安地區(qū)碳酸鹽漬土凍脹特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：農(nóng)安縣位于吉林省的中西部,處于松遼平原的中央地帶。由于該區(qū)海拔較四周低且地勢平緩,導致排水不暢。淺層地下水礦化程度很高,水中鹽離子隨水分遷移,導致本區(qū)土壤鹽漬化較重。通過對水中的易溶鹽進行檢測發(fā)現(xiàn)含量最多的是碳酸氫鈉,鹽漬土類型為碳酸鹽漬土。農(nóng)安縣屬于季凍區(qū),在冬季寒冷的條件下,土體因為凍脹引起的地質(zhì)災害時有發(fā)生。同時,該區(qū)凍脹時鹽分的加入又使得凍脹過程比非鹽漬土區(qū)的凍脹過程更為復雜。本文以吉林省農(nóng)安地區(qū)的碳酸鹽漬土為研究對象,利用農(nóng)安地區(qū)旱地取得的土樣進行室內(nèi)凍脹實驗,對本區(qū)碳酸鹽漬土的凍脹特性進行研究。通過粗糙集理論對影響碳酸鹽漬土凍脹特性的因素進行屬性約簡,約簡得到影響凍脹最大的因素后再利用MATLAB建立基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的碳酸鹽漬土凍脹仿真模型。最后,通過刪除仿真模型中的不同參數(shù)來對凍脹的影響因素進行敏感性分析。本文通過研究得出結(jié)論如下:1.在臨界凍脹溫度fht處,存在一個臨界凍脹(縮)含水量fhw和臨界凍脹壓實度fhd,當鹽漬土的含水量與壓實度都達到臨界值時土樣才發(fā)生凍脹,否則發(fā)生凍縮。2.當開始降溫時(5℃~-2℃),試樣發(fā)生不同程度的收縮,這是土樣的“冷縮”過程。當溫度在-2℃到-8℃的范圍內(nèi),隨著溫度的降低,土樣體積發(fā)生很大變化。當土樣含水率與壓實度低于臨界凍脹雙因子界限值fhc時,隨著溫度的降低土樣表現(xiàn)為“凍縮”;當土樣的含水率與壓實度大于土樣的臨界凍脹雙因子界限值fhc時,隨著溫度的降低,土樣表現(xiàn)為“凍脹”。-2℃到-8℃這個區(qū)間是整個實驗中土樣變化最大的區(qū)間。當溫度在-8℃到-25℃這個區(qū)間內(nèi),隨著溫度的降低,土樣趨于平穩(wěn),不會產(chǎn)生較大波動直至實驗終止。3.每組土樣都存在著多組臨界凍脹雙因子界限值fhc。一般情況下,臨界凍脹壓實度fhd越大,土樣的臨界凍脹(縮)含水量fhw越低,臨界凍脹壓實度fhd越小土樣的臨界凍脹(縮)含水量fhw會越大。4.土樣的含水率與壓實度未達到臨界凍脹雙因子界限值fhc時,含鹽量在0到1%區(qū)間內(nèi),隨著含鹽量的增加,試樣凍縮量增大;含鹽量在1%到3%區(qū)間內(nèi),隨著含鹽量增加凍縮量減少,但是不同含鹽量間凍縮量差異不大。當土樣的含水率與壓實度未達到臨界凍脹雙因子界限值fhc時,含鹽量在0到1%區(qū)間內(nèi),隨著含鹽量的增加,試樣凍脹量變小;含鹽量在1%到3%區(qū)間內(nèi),隨著含鹽量增加凍脹量增加,但是不同含鹽量間凍脹量差異不大。5.隨著含鹽的增加,試件的起脹溫度降低,在0%時,起脹溫度在-2℃左右,到含鹽量1%時,起脹溫度就達到了-4℃附近。這是因為含鹽量增加降低了土中鹽溶液的冰點。6.根據(jù)粗糙集理論,將凍脹研究中出現(xiàn)的10個影響因素(壓實度、含水率、溫度、塑限、含鹽量、有機質(zhì)含量、pH值、陽離子交換量、粉粒含量、粘粒含量)進行了屬性約簡,最終篩選出對碳酸鹽漬土影響最大的四個因素,分別是:壓實度、含水率、溫度、含鹽量。其余因素對碳酸鹽漬土凍脹無明顯影響或者影響有限。7.在對BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練時,隨機選取了500條實驗數(shù)據(jù),模型預測時隨機選取了除訓練數(shù)據(jù)以外的數(shù)據(jù)中的90條。模型輸入層神經(jīng)元為4個,隱含層神經(jīng)元個數(shù)為10個,輸出層1個,模擬精度為0.001。最后模擬結(jié)果與實際值的相關(guān)系數(shù)R2=82.32%,模擬結(jié)果與實際值的誤差較小,訓練中收斂速度快、精度高。說明建立的預測模型可以對本次碳酸鹽漬土的凍脹率變化趨勢進行預測。8.通過刪除模型中某一參數(shù)后的預測結(jié)果來對比不同參數(shù)對碳酸鹽漬土凍脹的影響大小,其中刪除含水率后R2=25.36%,刪除壓實度后R2=54.66%,刪除溫度后R2=47.81%,刪除含鹽量后R2=59.06%。最后得到對碳酸鹽漬土凍脹影響最大的參數(shù)排序為:含水率溫度壓實度含鹽量。
【關(guān)鍵詞】：吉林省 碳酸鹽漬土 凍脹 粗糙集 BP神經(jīng)網(wǎng)絡
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU448
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第1章 緒論14-24
• 1.1 選題依據(jù)和研究意義14-17
• 1.1.1 鹽漬土及危害14-15
• 1.1.2 吉林西部碳酸鹽漬土凍脹特性研究的意義15-17
• 1.2 鹽漬土研究進展17-19
• 1.3 土體凍脹研究進展19-22
• 1.4 本文的主要工作及技術(shù)路線22-24
• 1.4.1 研究內(nèi)容22
• 1.4.2 技術(shù)路線22-24
• 第2章 研究區(qū)工程地質(zhì)特性24-39
• 2.1 研究區(qū)概況24-25
• 2.2 取樣點地層分布特征25-27
• 2.3 取樣點不同深度土層物質(zhì)組成27-33
• 2.3.1. 不同土層的粒度成分分析27-32
• 2.3.2 礦物成分分析32-33
• 2.4 取樣點不同深度土層物理化學性質(zhì)33-38
• 2.4.1 物理性質(zhì)33-35
• 2.4.2 易溶鹽含量35-36
• 2.4.3 陽離子交換量36-37
• 2.4.4 pH值37
• 2.4.5 有機質(zhì)含量37-38
• 2.5 小結(jié)38-39
• 第3章 碳酸鹽漬土室內(nèi)凍脹實驗39-46
• 3.1 碳酸鹽漬土凍脹實驗方案39-41
• 3.1.1 土樣介紹39-40
• 3.1.2 實驗因素配置40-41
• 3.2 實驗設備41-43
• 3.2.1 凍融實驗艙41-42
• 3.2.2 凍脹儀42-43
• 3.3 實驗方法與步驟43-45
• 3.4 小結(jié)45-46
• 第4章 實驗數(shù)據(jù)處理與分析46-81
• 4.1 數(shù)據(jù)計算方法46-57
• 4.2 不同埋深鹽漬土的含水率、壓實度與凍脹率的關(guān)系57-63
• 4.2.1 埋深 10cm深鹽漬土的凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系57
• 4.2.2 埋深 40cm深鹽漬土的凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系57-60
• 4.2.3 埋深 70cm深鹽漬土的凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系60
• 4.2.4 埋深 110cm深鹽漬土的凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系60-63
• 4.2.5 埋深 170cm深鹽漬土的凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系63
• 4.3 鹽漬土凍脹與含鹽量、含水率、壓實度的關(guān)系63-76
• 4.3.1 0.0%含鹽量時鹽漬土凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系63-66
• 4.3.2 0.5%含鹽量時鹽漬土凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系66
• 4.3.3 1.0%含鹽量時鹽漬土凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系66-69
• 4.3.4 2.0%含鹽量時鹽漬土凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系69
• 4.3.5 3.0%含鹽量時鹽漬土凍脹與含水率、壓實度的關(guān)系69-76
• 4.4 不同埋深鹽漬土凍脹率與含水量-壓實度的關(guān)系76
• 4.5 碳酸氫鈉溶解度及其土中水凍結(jié)曲線對凍脹變形的影響76-79
• 4.6 小結(jié)79-81
• 第5章 碳酸鹽漬土凍脹敏感性分析81-99
• 5.1 粗糙集簡介81-82
• 5.1.1 信息系統(tǒng)81
• 5.1.2 集合的近似與粗糙集81-82
• 5.1.3 粗糙集的知識約簡82
• 5.2 利用粗糙集理論對影響因素進行約簡82-86
• 5.2.1 確定原始數(shù)據(jù)82
• 5.2.2 建立決策信息表82-85
• 5.2.3 基于粗糙集理論的凍脹率影響因素屬性約簡85-86
• 5.3 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的碳酸鹽漬土凍脹模型86-95
• 5.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡簡介86-87
• 5.3.2 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的凍脹率模型建立87-95
• 5.4 利用建立的BP神經(jīng)網(wǎng)絡模型對凍脹因素進行敏感性分析95-97
• 5.5 小結(jié)97-99
• 第6章 結(jié)論99-101
• 參考文獻101-106
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術(shù)論文106-107
• 致謝107

【參考文獻】

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本文編號：271037