【摘要】：在長(zhǎng)江上游地區(qū)的各類(lèi)工程建設(shè)中,就地取材的砂泥巖混合料常用作建筑填料。當(dāng)用于庫(kù)岸、堤壩等涉水工程中時(shí),砂泥巖混合料可能經(jīng)受周期性飽水作用。周期性飽水作用將劣化砂泥巖混合料,嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形、開(kāi)裂甚至失穩(wěn)。研究周期性飽水作用下砂泥巖混合料的強(qiáng)度、變形特性及其劣化規(guī)律,是具有重要的科學(xué)意義和工程實(shí)用價(jià)值的。本文依托國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“周期性飽水砂泥巖混合料的劣化機(jī)理及其演化過(guò)程(編號(hào):51479012)”,在研究周期性飽水砂巖、泥巖的強(qiáng)度變形特性的基礎(chǔ)上,以泥巖顆粒百分含量20%的砂泥巖混合料為主要研究對(duì)象,采用自主研發(fā)的粗粒土各向異性滲透儀和周期性飽水砂泥巖混合料的“飽水疏干”試驗(yàn)方法,揭示了砂泥巖混合料的各向異性滲透特性、周期性飽水作用下的強(qiáng)度與變形特性、建立了劣化模型,并探討了劣化機(jī)理。本文取得的主要研究成果如下:(1)揭示了周期性飽水作用下砂巖、泥巖的吸水、強(qiáng)度及變形特性,揭示了吸水率、單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量的變化規(guī)律。周期性飽水巖石的吸水率變化速率與巖石的風(fēng)化程度和力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。泥巖的吸水率變化速率比砂巖的大。采用單軸壓縮試驗(yàn)研究了周期性飽水砂巖、泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度和彈性模量劣化規(guī)律及演化方程,在此基礎(chǔ)上,分析了砂巖和泥巖的單軸抗壓強(qiáng)度及彈性模量劣化速率。(2)揭示了砂泥巖混合料的各向異性滲透特性,提出了砂泥巖混合料的周期性飽水試驗(yàn)方法。克服了粗粒土各向異性滲透系數(shù)測(cè)試方法的缺陷,研制了粗粒土各向異性滲透儀,并研究了級(jí)配、干密度及泥巖含量對(duì)砂泥巖混合料的各向異性滲透系數(shù)和臨界水力梯度的影響,研究了不同圍壓下砂泥巖混合料試樣的飽和度與水頭為1m的垂直滲透飽和時(shí)間的關(guān)系。研制了一套溫度、壓力可控的氣體加熱裝置,研究了不同圍壓下三軸試樣的飽和度與通氣干燥時(shí)間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,提出了周期性飽水砂泥巖混合料的“飽水”和“疏干”試驗(yàn)方法。(3)揭示了周期性飽水砂泥巖混合料的三軸強(qiáng)度與變形特性,建立了強(qiáng)度和變形指標(biāo)的演化方程�；谥芷谛燥査澳鄮r混合料的“飽水疏干”試驗(yàn)方法,開(kāi)展了不同圍壓、不同應(yīng)力水平、不同飽水循環(huán)次數(shù)下的砂泥巖混合料三軸剪切試驗(yàn),獲得了周期性飽水砂泥巖混合料的應(yīng)力應(yīng)變曲線、軸向應(yīng)變、體積應(yīng)變、非線性強(qiáng)度、彈性模量等試驗(yàn)成果;分析了周期性飽水砂泥巖混合料軸向應(yīng)變、體積應(yīng)變、非線性強(qiáng)度、彈性模量及殘余系數(shù)的劣化規(guī)律,并建立了其演化方程;建立了軸向應(yīng)變、體積應(yīng)變及割線模量的劣化速率歸一化公式。根據(jù)周期性飽水砂泥巖混合料強(qiáng)度及變形的演化方程,年調(diào)節(jié)庫(kù)區(qū)的砂泥巖混合料填筑工程的強(qiáng)度及變形的變化在竣工后的前5年應(yīng)引起重視。(4)提出了周期性飽水砂泥巖混合料的非線性微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型和應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型,驗(yàn)證了模型的可靠性,并分析了其適用性。引入非線性強(qiáng)度理論及統(tǒng)計(jì)損傷理論,建立了土體非線性微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型;基于軸向應(yīng)變的損傷變量演化方程和改進(jìn)的土體“二元介質(zhì)”模型,建立了土體應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型;結(jié)合周期性飽水砂泥巖混合料的軸向應(yīng)變、體積應(yīng)變、非線性強(qiáng)度、割線模量及殘余系數(shù)的演化方程,建立了周期性飽水砂泥巖混合料的非線性微元強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)損傷模型及應(yīng)變軟化統(tǒng)計(jì)損傷模型。通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,分析了兩種模型在不同圍壓、不同應(yīng)力水平、不同周期性飽水循環(huán)次數(shù)下的模擬效果,驗(yàn)證了模型的可靠性,并分析了其適用性。(5)獲得了砂泥巖混合料在周期性飽水三軸試驗(yàn)中的顆粒破碎規(guī)律,揭示周期性飽水砂泥巖混合料的劣化機(jī)理。結(jié)合周期性飽水砂泥巖混合料的三軸剪切試驗(yàn)進(jìn)行了顆粒破碎試驗(yàn),研究了周期性飽水砂泥巖混合料在不同圍壓、應(yīng)力水平、不同循環(huán)次數(shù)條件下的顆粒破碎規(guī)律;分析了周期性飽水砂泥巖混合料軸向應(yīng)變、體積應(yīng)變與顆粒破碎率的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)軸向應(yīng)變、體積應(yīng)變與顆粒破碎率之間有較強(qiáng)的相關(guān)性;基于顆粒破碎的能量分析,發(fā)現(xiàn)顆粒破碎率與呈冪函數(shù)關(guān)系,與顆粒破碎能呈雙曲線關(guān)系;從顆粒破碎、顆粒重排列所引起的體縮和體脹方面,揭示了周期性飽水砂泥巖混合料的變形劣化機(jī)理;從顆粒破碎、顆粒重排列和顆粒滑動(dòng)所引起的內(nèi)摩擦角分量方面,揭示了周期性飽水砂泥巖混合料的強(qiáng)度劣化機(jī)理。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TV41

【參考文獻(xiàn)】

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1 ZHU ShengYang;FU Qiang;CAI ChengBiao;SPANOS Pol D;;Damage evolution and dynamic response of cement asphalt mortar layer of slab track under vehicle dynamic load[J];Science China(Technological Sciences);2014年10期

2 謝星;王東紅;趙法鎖;;基于Weibull分布的黃土狀土的單軸損傷模型[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2013年02期

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6 李樹(shù)春;許江;李克鋼;陶云奇;唐曉軍;;基于Weibull分布的巖石損傷本構(gòu)模型研究[J];湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年04期

7 路德春;姚仰平;周安楠;;土體平面應(yīng)變條件下的主應(yīng)力關(guān)系[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2006年11期

8 劉曉明;趙明華;蘇永華;龍勇;;紅層軟巖崩解性的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2006年04期

9 曹文貴,趙明華,劉成學(xué);基于Weibull分布的巖石損傷軟化模型及其修正方法研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2004年19期

10 李廣信,黃永男,張其光;土體平面應(yīng)變方向上的主應(yīng)力[J];巖土工程學(xué)報(bào);2001年03期

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3 傅晏;干濕循環(huán)水巖相互作用下巖石劣化機(jī)理研究[D];重慶大學(xué);2010年

4 喬麗蘋(píng);砂巖彈塑性及蠕變特性的水物理化學(xué)作用效應(yīng)試驗(yàn)與本構(gòu)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2008年

5 魏松;粗粒料浸水濕化變形特性試驗(yàn)及其數(shù)值模型研究[D];河海大學(xué);2006年

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5 鄭佳明;干濕循環(huán)與碳化對(duì)混凝土硫酸鹽侵蝕的影響研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2009年

6 唐劍瀟;干濕循環(huán)后路基石灰改良土的動(dòng)力特性及應(yīng)用[D];天津大學(xué);2007年

7 周易平;高速鐵路路基填料改良技術(shù)的研究[D];鐵道部科學(xué)研究院;2000年

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本文編號(hào)：2263779