發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 18:54

【摘要】：非飽和土在自然環(huán)境中分布廣泛,它是一類(lèi)有別于飽和土的固、液、氣混合的三相土。正是氣相的存在造成非飽和土的特性變得更為繁雜,巖土工程中遇到的絕大多數(shù)土體都是非飽和土,在以往的工程建設(shè)中常以飽和土理論解決膨脹土路基、邊坡等問(wèn)題而引發(fā)事故。究其原因,大多是未將非飽和土中吸力等因素考慮進(jìn)來(lái)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,非飽和土工程問(wèn)題日益增多,非飽和土的力學(xué)性質(zhì)與工程特性成為了研究的熱點(diǎn)方向。本文將較為典型的合肥非飽和膨脹土作為研究對(duì)象,進(jìn)行了系統(tǒng)的室內(nèi)改良試驗(yàn),研究了摻灰土樣在吸力作用下的強(qiáng)度等力學(xué)特性,著重探究了摻灰率、含水量、齡期對(duì)改良膨脹土的影響情況,同時(shí)還結(jié)合非飽和土理論分析了試驗(yàn)結(jié)果,獲得了若干有意義的成果。(1)對(duì)合肥膨脹土進(jìn)行常規(guī)室內(nèi)試驗(yàn),自由膨脹率試驗(yàn),電鏡掃描試驗(yàn)和采用濾紙法量測(cè)了不同摻灰率改良膨脹土土-水特征曲線(xiàn)。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果得到:合肥地區(qū)膨脹土的進(jìn)氣壓力值;隨著摻灰率的不斷提高,同等含水率對(duì)應(yīng)的土樣基質(zhì)吸力也不斷提高。(2)利用三軸儀完成了不同摻灰率改良土的三軸試驗(yàn),探討了土體在不同正應(yīng)力和圍壓下的力學(xué)特性。通過(guò)試驗(yàn)得到:影響土體強(qiáng)度的三種因素變化的規(guī)律;合肥地區(qū)改良膨脹土石灰摻量的最優(yōu)配比;發(fā)現(xiàn)土體強(qiáng)度大小隨含水率的增大先提高后降低,含水率在大于實(shí)驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)所得的最優(yōu)含水時(shí)可使土體強(qiáng)度有較大提升;土體的強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)而提升,提升速度先快后慢。(3)采用非飽和土直剪儀對(duì)素土和不同摻灰率改良土土開(kāi)展了非飽和直剪試驗(yàn),得到了素土與不同摻灰率改良土在控制吸力條件下的抗剪強(qiáng)度變化規(guī)律。結(jié)果表明:摻灰土低吸力段時(shí)和素土有相近規(guī)律,即凈法向應(yīng)力的提高,剪應(yīng)力峰值也線(xiàn)性增大,但在高吸力段,各摻灰率下土樣剪應(yīng)力峰值隨凈法向應(yīng)力的提高呈非線(xiàn)性增長(zhǎng);基質(zhì)吸力和摻灰率的變化都能夠很大程度的提高土體強(qiáng)度,基質(zhì)吸力的存在對(duì)土的強(qiáng)度提高貢獻(xiàn)較大,并得到素土、摻灰土的基質(zhì)吸力和黏聚力關(guān)系的擬合公式;隨著基質(zhì)吸力的不斷增加,當(dāng)超過(guò)進(jìn)氣值時(shí),?~b的值呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。(4)以某一典型石灰改良土路基(堤)邊坡模型為例,利用Flac3D軟件展開(kāi)邊坡穩(wěn)定性探究,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,同時(shí)探討了基質(zhì)吸力與摻灰率影響邊坡穩(wěn)定性的情況。
【圖文】：

土在自然條件下的含水量常為塑限含水量,此時(shí)土體多為非飽的孔隙內(nèi)部存在空氣及水，正因?yàn)榭紫吨芯哂械臍怏w，同時(shí)水率改變的影響，導(dǎo)致非飽和土工程性質(zhì)較飽和土更為繁雜內(nèi)部孔隙水、氣的形態(tài)、發(fā)展運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及各相間的微觀(guān)現(xiàn)的宏觀(guān)工程性質(zhì)相互聯(lián)系，從而可對(duì)非飽和土的變形、強(qiáng)度特分析。吸力包括基質(zhì)吸力、溶質(zhì)吸力,基質(zhì)吸力是指土中孔隙力的差值,它是探究非飽和土性質(zhì)的重要參數(shù)，基質(zhì)的特點(diǎn)有、孔隙大小及構(gòu)成情況，，反映了它對(duì)土中水分的吸持能力。非受含水量改變的影響,它們之間關(guān)聯(lián)可表達(dá)為土-水特征曲線(xiàn)（stic curve）,土水特征能綜合反映非飽和土在不同的水氣條件態(tài)，在非飽和土力學(xué)中有不可替代的地位,可以從土-水特征曲參數(shù)、強(qiáng)度等有關(guān)的數(shù)據(jù)。土-水特征曲線(xiàn)通常是由試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)系或半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系表示。有代表性的非飽和土土-水特征曲分： 邊界效應(yīng)階段； 轉(zhuǎn)化階段； 殘余階段。如圖 2.1 所

圖 2.2 濾紙法所用的設(shè)備Fig 2.2 Equipment used by the filter paper method國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（ASTM）的 D5298 標(biāo)準(zhǔn)[67]制備相同含%、3%、5%、7%，干密度統(tǒng)一為 d=1.55g/3cm 的若干塊環(huán)的初始含水率控制在 5%至 50%之間，按標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行）后土樣與濾紙的吸力達(dá)到恒定，測(cè)量此時(shí)的土樣及濾含水率及濾紙法率定表達(dá)式得到土樣吸力。按此種步驟可代表吸力和含水率關(guān)系的若干個(gè)點(diǎn)繪于圖中。試驗(yàn)結(jié)論法試驗(yàn)得到了石灰改良膨脹土在不同摻灰率下的土-水特在一起對(duì)比，如圖 2.3 所示：100000
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U416.167

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700114