本文選題：非飽和土 + 膨脹土��； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：膨脹土廣泛分布于合肥地區(qū),具有水分敏感性和吸水膨脹失水收縮的特性,其非飽和特性在不同應(yīng)力路徑下表現(xiàn)不同,故研究不同應(yīng)力路徑下的非飽和膨脹土力學(xué)性質(zhì)具有重要的意義和工程價值。論文基于合肥原狀膨脹土試樣,首先基于XRD、能譜儀實驗(EDS)和基本力學(xué)實驗分析了實驗用土的成分和物理力學(xué)特性；應(yīng)用GDS三軸實驗儀器研究了剪切速率、吸力、于濕循環(huán)等因素對非飽和強(qiáng)度和變形的影響,以及不同應(yīng)力路徑下非飽和特性,采用掃面電鏡(SEM)實驗分析了剪切前、后的膨脹土體的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行定量表征,并探討了微觀結(jié)構(gòu)的變化與宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系,得出以下的主要結(jié)論：(1)實驗用土的液塑限、最優(yōu)含水量分別為45%、27.1%和14.78%；XRD實驗表明實驗用土粘土礦物以蒙脫石和伊利石為主；EDS分析膨脹土中的礦物元素主要是氧、硅、鋁、鐵四種元素。(2)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度峰值約為610kPa,并隨含水量的增加而減小,峰值強(qiáng)度對應(yīng)的軸向應(yīng)變則隨含水量的增大而增大,對應(yīng)的軸向應(yīng)變多在3%以下。(3)三軸非飽和強(qiáng)度實驗表明,實驗用土的非飽和抗剪切強(qiáng)度隨著吸力和剪切速率的增大而增大,但隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而降低。(4)加軸壓應(yīng)力路徑可以改善膨脹土體的抗剪切性質(zhì),加軸壓應(yīng)力路徑的抗剪切強(qiáng)度峰值與無路徑的情況下基本相同,但峰值強(qiáng)度對應(yīng)的軸向應(yīng)變則比無路徑的情況下減少50%以上：減圍壓應(yīng)力路徑下非飽和膨脹土體的抗剪切強(qiáng)度峰值比無路徑的情況下降低20%～50%左右,且在剪切過程中很快的達(dá)到峰值強(qiáng)度；不同路徑下膨脹土體剪切破壞后殘余強(qiáng)度和峰值強(qiáng)度相差不大,且殘余強(qiáng)度隨著軸向變形的增加不發(fā)生明顯的降低；不同路徑下膨脹土體剪切過程中體積變化很小,變化率在2%的范圍內(nèi),不發(fā)生剪脹現(xiàn)象。(5)SEM試驗發(fā)現(xiàn)合肥地區(qū)原狀膨脹土樣以層狀結(jié)構(gòu)和紊流結(jié)構(gòu)為主,干濕循環(huán)會破壞土體的微觀結(jié)構(gòu)。微孔隙面積大多分布在5-20umn2附近,周長多分布在10-20umn附近。剪切后土體的孔隙被明顯的壓密,微孔隙的周長、面積和直徑的平均值變化不大。剪切后微孔隙面積在5um2附近的微孔隙幾乎全部被壓密消失。
[Abstract]:Expansive soil is widely distributed in Hefei, which has the characteristics of water sensitivity and water absorption, expansion and loss of water, and its unsaturated characteristics are different under different stress paths. Therefore, it is of great significance and engineering value to study the mechanical properties of unsaturated expansive soils under different stress paths. Based on the sample of undisturbed expansive soil in Hefei, the composition and physical and mechanical properties of the soil were analyzed by XRD, EDS and basic mechanical experiments, and the shear rate and suction were studied by GDS triaxial test instrument. Under the influence of wet cycle and other factors on unsaturated strength and deformation, as well as the unsaturated characteristics under different stress paths, the microstructure of expansive soil before and after shearing was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). Then the quantitative characterization was carried out by using digital image processing technology, and the relationship between the change of microstructure and the macroscopic mechanical properties was discussed. The main conclusions were as follows: (1) the liquid plastic limit of the experimental soil, the optimum water content was 450.71% and 14.78%, respectively; XRD results show that the clay minerals used in the experiment are mainly montmorillonite and Illite to analyze the mineral elements of expansive soil mainly oxygen, silicon, aluminum and iron. (2) the peak value of unconfined compressive strength is about 610kPaand decreases with the increase of water content. The axial strain corresponding to the peak strength increases with the increase of water content, and the corresponding axial strain is below 3%. (3) the experimental results show that the unsaturated shear strength of the soils increases with the increase of suction and shear rate. However, with the increase of dry and wet cycles, the shear resistance of expansive soil can be improved by adding axial compression stress path, and the peak value of shear strength of axial compression stress path is basically the same as that without path. However, the axial strain corresponding to peak strength is reduced by more than 50% compared with that without path, and the peak shear strength of unsaturated expansive soil under reduced confining stress path is about 20% lower than that without path. The residual strength and peak strength of expansive soil after shear failure have little difference under different paths, and the residual strength does not decrease obviously with the increase of axial deformation. The volume change of expansive soil in different paths is very small, and the change rate is within 2%. (5) SEM test shows that the undisturbed expansive soil samples in Hefei area are mainly stratified and turbulent. Dry and wet circulation will destroy the microstructure of soil. The micropore area is mostly distributed near 5-20umn2, and the circumference is mostly near 10-20umn. After shear, the pores of soil are obviously compacted, and the average values of perimeter, area and diameter of micropores are not changed much. After shearing, almost all the micropores near 5um2 are disappeared by compaction.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU433

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本文編號：2092299