【摘要】：水泥土因具有材料來源廣泛、施工便捷、價格低廉、性能良好等特點,而廣泛應(yīng)用于基坑圍護、地基處理和邊坡加固等工程中。港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道作為港珠澳大橋的重要組成部分,其明挖段基底采用高壓旋噴和深層攪拌相結(jié)合的方式進(jìn)行加固處理,處理后的基底含有大量的水泥土；同時,該基底地下水與具有侵蝕性的海水連通,海水侵蝕會引起水泥土的礦物成分和微細(xì)觀結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,從而導(dǎo)致其力學(xué)性能劣化、耐久性降低。因此,探索海水侵蝕環(huán)境下水泥土的力學(xué)性質(zhì)和耐久性能,是亟需研究的課題。本文依托港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道基底加固工程,研究海水侵蝕環(huán)境下水泥土強度隨齡期的變化規(guī)律,建立海水侵蝕環(huán)境下水泥土強度性質(zhì)的溶液濃度-侵蝕時間等效模型,預(yù)測海水侵蝕環(huán)境下水泥土加固體的耐久性,具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。 首先,在室內(nèi)配制多種化學(xué)溶液來模擬海水侵蝕環(huán)境,將不同性質(zhì)的水泥土試塊置于溶液中進(jìn)行預(yù)定時間的浸泡。通過單軸壓縮試驗、電鏡掃描以及離子色譜測定,分別得到了水泥土試塊的無側(cè)限抗壓強度、水泥土試塊微觀結(jié)構(gòu)圖、浸泡后溶液離子濃度。 分析水泥土試塊的無側(cè)限抗壓強度數(shù)據(jù),得到清水、氯化鈉溶液、氯化鎂溶液、硫酸鎂溶液、氯化鈉和氯化鎂混合溶液、氯化鈉和硫酸鎂混合溶液中水泥土試塊無側(cè)限抗壓強度與侵蝕溶液濃度和侵蝕時間之間的關(guān)系；將侵蝕環(huán)境下水泥土試塊無側(cè)限抗壓強度分解為清水環(huán)境下試塊的無側(cè)限抗壓強度和侵蝕環(huán)境導(dǎo)致水泥土無側(cè)限抗壓強度的變化兩部分,利用后者研究了水泥土試塊無側(cè)限抗壓強度與侵蝕溶液濃度和侵蝕時間之間的關(guān)系；分析水泥土試塊微觀結(jié)構(gòu)圖及浸泡后化學(xué)溶液離子濃度,分別得到侵蝕后水泥土試塊微觀結(jié)構(gòu)隨溶液濃度和浸泡時間的變化規(guī)律以及侵蝕環(huán)境中離子濃度隨侵蝕時間的變化規(guī)律。 其次,建立海水環(huán)境下水泥土強度特征的等效模型。水泥土的強度來自于土體顆粒的密實程度和顆粒之間膠結(jié)物的充填和膠結(jié)強度,假定：侵蝕環(huán)境對水泥土土顆粒的密實程度無影響,只對水化后土顆粒之間的膠結(jié)物產(chǎn)生影響,基于損傷力學(xué)和化學(xué)動力學(xué),建立了水泥土強度性質(zhì)的侵蝕溶液濃度-侵蝕時間等效關(guān)系。采用侵蝕環(huán)境導(dǎo)致的水泥土試塊的強度變化試驗數(shù)據(jù),對水泥土強度性質(zhì)的侵蝕溶液濃度-侵蝕時間等效關(guān)系進(jìn)行了驗證。 最后,以港珠澳大橋珠海連接線拱北隧道基底處理工程為依托,分析水泥土加固體的耐久性。一方面,根據(jù)試驗數(shù)據(jù)得到清水環(huán)境下水泥土強度與齡期之間的關(guān)系,并結(jié)合水泥土強度性質(zhì)的侵蝕溶液濃度-侵蝕時間等效原理和氯化鈉環(huán)境下水泥土的無側(cè)限抗壓強度試驗數(shù)據(jù),得到0.34g/l的氯離子(該工程所處海水中氯離子濃度)環(huán)境導(dǎo)致的水泥土試塊無側(cè)限抗壓強度的變化值與侵蝕時間之間的關(guān)系；然后,將清水環(huán)境下水泥土試塊的無側(cè)限抗壓強度和侵蝕環(huán)境導(dǎo)致的水泥土無側(cè)限抗壓強度的變化值相加,得到0.34g/l氯離子環(huán)境中水泥土試塊的無側(cè)限抗壓強度與侵蝕時間的關(guān)系。最后,根據(jù)清水環(huán)境下水泥土試塊的強度與齡期之間的關(guān)系,假定齡期270d后,清水浸泡下水泥土試塊的無側(cè)限抗壓強度保持不變,應(yīng)用上述關(guān)系式,預(yù)測了僅考慮海水中氯離子的影響時,水泥土加固體的長期強度。另一方面,采用侵蝕環(huán)境下水泥土試塊無側(cè)限抗壓強度試驗數(shù)據(jù),對旋噴樁和攪拌樁單樁設(shè)計公式進(jìn)行了修正,得到了修正系數(shù)建議取值范圍。從水泥土加固體的設(shè)計原理和長期強度預(yù)測兩方面進(jìn)行了海水環(huán)境下水泥土加固體的耐久性分析,為海水環(huán)境下水泥土加固工程的設(shè)計、施工和運行提供重要的參考依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU521.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2417011