本文選題：碎石土 + 力學(xué)特性��； 參考：《北京科技大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國采用爆破或者機(jī)械開挖方式獲取碎石土,填海或山谷獲得了大片人造場(chǎng)地,面對(duì)這些疏松且回填厚度不均勻的工程碎石土,人們對(duì)其基本力學(xué)特性和強(qiáng)夯加固機(jī)理的認(rèn)識(shí)尚不深入,針對(duì)這方面開展研究,具有重要的理論和工程現(xiàn)實(shí)意義。本文圍繞工程碎石土的基本力學(xué)特性和強(qiáng)夯加固的細(xì)觀、宏觀作用機(jī)理開展研究,主要內(nèi)容包括：(1)通過擊實(shí)試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),工程碎石土存在一個(gè)最佳粗細(xì)料混合比例,此時(shí)其最大干密度和剪切強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)到峰值或最優(yōu)組合；最佳粗細(xì)料混合比例一般為粗粒土含量占70-80%,細(xì)粒土的含水量宜低于其塑限3-4%。通過三軸試驗(yàn),獲得了碎石土在三軸應(yīng)力作用下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了其三軸壓縮和拉伸強(qiáng)度表現(xiàn)的差異。顆粒破碎試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著圍壓的增大,相應(yīng)的破碎參量呈一定規(guī)律增長(zhǎng)。(2)提出了針對(duì)工程碎石土的雙屈服面本構(gòu)模型——PMC-Clay模型,該模型能夠反映碎石土在不同應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度差異,并可以考慮中間主應(yīng)力的影響。模型根據(jù)破壞機(jī)理把應(yīng)力空間分為3種模式：剪切破壞、體積屈服和受拉破壞；模型剪切破壞邊界由PMC強(qiáng)度理論確定,體積屈服邊界利用修正劍橋模型確定,受拉破壞采用抗拉強(qiáng)度截?cái)�。針�?duì)上述三個(gè)破壞模式分別構(gòu)建了塑性流動(dòng)法則：剪切破壞采用非關(guān)聯(lián)塑性流動(dòng)法則,體積屈服應(yīng)用相關(guān)聯(lián)塑性流動(dòng)法則,拉破壞應(yīng)用相關(guān)聯(lián)塑性流動(dòng)法則；模型硬化／軟化準(zhǔn)則借鑒真強(qiáng)度理論,基于塑性應(yīng)變硬化假設(shè),以列表形式設(shè)定；提出了2種依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的參數(shù)擬合方法。(3)在強(qiáng)夯沖擊作用下,碎石土的密實(shí)細(xì)觀機(jī)理包括4種作用,顆粒破碎、顆粒排列和接觸方式變化、孔隙變化和顆粒移動(dòng)填充。顆粒破碎試驗(yàn)揭示了相對(duì)顆粒破碎率與圍壓的正相關(guān)關(guān)系,并確定了合理的擬合公式；顆粒破碎明顯改善了碎石土的級(jí)配情況,使之更易達(dá)到密實(shí)狀態(tài),這是強(qiáng)夯加固碎石土的重要細(xì)觀機(jī)理。通過對(duì)顆粒流理論P(yáng)FC2D的二次開發(fā),基于顆粒間滯回阻尼接觸模型,建立了可以模擬碎石土強(qiáng)夯加固過程的細(xì)觀顆粒流模型,模擬結(jié)果表明,碎石土強(qiáng)夯的加固機(jī)理實(shí)際上是強(qiáng)夯影響區(qū)域內(nèi)顆粒數(shù)目增加以及顆粒長(zhǎng)軸不斷趨于定向排列共同作用的結(jié)果。(4)將PMC-Clay模型算法在有限差分分析軟件FLAC3D中實(shí)現(xiàn),對(duì)碎石土的強(qiáng)夯加固過程進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,研究了碎石土地基在強(qiáng)夯沖擊力作用下的動(dòng)力響應(yīng)、變形及壓密情況的宏觀機(jī)理；通過群夯數(shù)值模擬,比較了不同夯點(diǎn)布置間距時(shí)的加固效果,確定了有效而經(jīng)濟(jì)的夯點(diǎn)布置參數(shù)。依據(jù)相似原理,設(shè)計(jì)了強(qiáng)夯法的室內(nèi)模型試驗(yàn)裝置,研究了夯擊過程中土層位移、應(yīng)力的發(fā)展和分布規(guī)律。提出了綜合考慮夯擊能量、受夯土體特性和夯錘尺寸等因素的強(qiáng)夯有效加固深度計(jì)算公式,通過7個(gè)工程案例檢驗(yàn)對(duì)比,公式計(jì)算值與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合程度很高,驗(yàn)證了公式在描述碎石土強(qiáng)夯有效加固深度方面的合理性和準(zhǔn)確性。(5)開展了不同粗粒料含量碎石土的強(qiáng)夯地基處理工程試驗(yàn),檢測(cè)發(fā)現(xiàn),采用最佳粗細(xì)料混合比例的試夯區(qū),其密實(shí)狀態(tài)、地基土平均波速、地基承載力和變形模量等參數(shù)均比照其它試夯區(qū)有明顯優(yōu)勢(shì)。確定的碎石土分層填筑一逐層強(qiáng)夯施工工藝在工程背景應(yīng)用中獲得了成功。
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【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU43;TU472.31

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張清峰;王東權(quán);王偉;;強(qiáng)夯加固煤矸石地基破碎密實(shí)機(jī)理探討[J];建筑科學(xué);2010年07期

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本文編號(hào)：1763126