【摘要】：黏土、砂土和礫土等巖土顆粒材料作為大量建筑物和構筑物的承載體廣泛存在,在地震、爆破和機械動力等動載荷誘因作用下,飽和狀態(tài)下的巖土顆粒材料極易發(fā)生液化,砂土液化常與孔隙水壓力的積累有關,砂土材料內(nèi)部孔隙水壓力的上升可使砂土的有效圍壓下降,導致土體的強度和剛度降低,所以研究動載荷作用下砂土材料內(nèi)部孔隙水壓力的變化過程可評估土體的強度,于是本文通過振動臺模型試驗對砂土的動孔壓進行了研究。動力作用下土體孔壓的上升是顆粒骨架和孔隙水相互作用下的結果,本文首先通過顆粒的細觀結構對孔壓的變化規(guī)律進行了分析,根據(jù)砂土的不均勻系數(shù)大小,提出了等徑均勻顆粒和不等徑顆粒的細觀骨架排列規(guī)則,依據(jù)顆粒排列規(guī)則對孔壓變化規(guī)律進行了解釋,分析得出:不均勻系數(shù)較小時,砂土顆粒的均勻程度高,顆粒初始細觀排列結構存在的穩(wěn)定排列結構和不穩(wěn)定排列結構,在動載荷較小時,孔壓主要受不穩(wěn)定結構成分影響,在動載荷較大時,孔壓也受到穩(wěn)定結構成分影響;不均勻系數(shù)較大時,顆粒結構穩(wěn)定程度較差,理論上砂土更易液化。本文也利用PFC~(2D)模擬了水沉法制作砂土模型的過程,包括均勻砂土模型和不均砂土模型,根據(jù)模型顆粒間接觸價鍵,以等徑顆粒為例,總結了顆粒的排列規(guī)則,一定程度上驗證了孔壓規(guī)律分析的合理性。本文總結了基于破壞參數(shù)的孔隙水壓力增長模型,根據(jù)振動臺試驗的4種砂土在液化前的孔壓比增長曲線,以N/N_L為變量對孔壓S型曲線進行了擬合,對孔壓S型曲線的三個增長階段進行了分析,判斷曲線的第二增長階段最能代表孔壓的增速程度,通過繪制孔壓比與循環(huán)比N/N_L的關系擬合曲線的斜率曲線,分析了各砂土的孔壓增速的快慢的依次順序。本文根據(jù)振動臺試驗得到的孔壓數(shù)據(jù),基于PSO-SVM算法建立了孔壓數(shù)據(jù)分類模型和回歸模型,在孔壓分類模型中,分類結果表明二分類情況下,數(shù)據(jù)分類準確率達到100%,在三分類情況下,測試集的預測準確率為83.3%,綜合說明分類效果良好。在孔壓回歸模型中,其決定系數(shù)R~2達到0.95,回歸效果良好。并根據(jù)敏感性分析原理,利用孔壓回歸模型作為孔壓敏感性分析的數(shù)學模型,通過孔壓敏感性分析得到了各影響因素對孔壓的影響重要程度。
【圖文】：

液化研究時采用的是箱式容器；但當試驗最好是對稱結構，而圓筒形容器即為完全受力性能好，并且圓筒形框架容器無邊角的密實[64]，因此，圓筒形在砂土液化的振，本研究試驗采用密封圓形容器作為模松砂的孔隙水壓力增長規(guī)律研究中，，飽動，容器上部為自由空間，振動過程中孔下部的砂土孔隙中，由于模型尺寸較小積累和消散時間間隙非常小，甚至達到。而真實的砂土地層的厚度尺寸達到幾十或黏土覆蓋，真實地震動在地層中產(chǎn)生的空間，在此情況下，砂土的滲流模型中排采用的容器的上部自由空間采用活塞蓋250

傳感器利用多晶硅材料的壓力敏感特性，通過集成工藝在在壓力膜制成壓敏電阻，其靈敏度特性是金屬材料的 50 多倍，通過微型化普通傳感器也小很多。傳感器通過將硅膜片在壓力下的電阻值變化輸出，通過標定實驗得出：傳感器的零點輸出小，動態(tài)頻響高，線適用于監(jiān)測精度要求高的實際工程及受尺寸限制的室內(nèi)模型試驗。器的主要性能參數(shù)包括：測量范圍-20~+20kPa，輸出信號范圍 0~5 2.5V），頻率響應范圍 0～10MHz，精度 0.5%。器數(shù)據(jù)采集過程如圖 2-3 所示，傳感器輸出的電信號通過數(shù)據(jù)采集號到數(shù)字信號的轉換，并將數(shù)值存入數(shù)據(jù)采集卡的寄存器內(nèi)，然后數(shù)據(jù)采集卡公開的傳輸協(xié)議和寄存器進行通訊，最后對請求返回的的電壓和水壓力換算關系得出動態(tài)水壓力數(shù)據(jù)，整個過程中穩(wěn)壓直采集卡和傳感器進行供電。以上各硬件模塊的組裝和數(shù)據(jù)通訊處理個系統(tǒng)均通過自主開發(fā)完成，起到了經(jīng)濟實用的效果。傳感器直流電源
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TD311

【參考文獻】

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1 王東旭;;扎哈淖爾露天礦采場和排土場邊坡穩(wěn)定性分析及治理措施[J];露天采礦技術;2015年08期

2 王炳輝;陳國興;孫田;李小軍;;砂礫土抗液化強度的小型土箱振動臺試驗研究[J];巖土工程學報;2015年11期

3 周燕國;李永剛;丁海軍;陳云敏;凌道盛;石川明;社本康^

本文編號：2648735