分散性土是近幾年來巖土工程界比較關(guān)注的一種特殊土類,其最大的特點(diǎn)就是抵抗水流沖蝕的能力很低。工程實(shí)踐和試驗(yàn)研究表明,分散性土的滲透系數(shù)比較低,具有良好的防滲性能,但采用分散性土修建的水利工程一旦出現(xiàn)裂縫,即使在很低的水頭作用下,裂縫周圍的土顆粒也會(huì)受到水流的沖蝕而流失,進(jìn)而造成水利工程防滲體的管涌甚至破壞。因此它是水庫(kù)、堤壩、路基和渠道等工程失事的重要原因。地質(zhì)勘查表明,在我國(guó)許多地區(qū)發(fā)現(xiàn)有大量的分散性土存在。因此,應(yīng)用分散性土作為筑壩土料、路基基礎(chǔ)等不可避免。本文在國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,以6個(gè)水利工程的53組土樣作為研究對(duì)象,首先分析了53組土樣的物理化學(xué)指標(biāo)和礦物成分含量,并對(duì)判定黏土分散性的五種試驗(yàn)方法的基本原理和適用條件進(jìn)行了詳細(xì)的論述,在此基礎(chǔ)上,采用統(tǒng)計(jì)分析方法賦予五種試驗(yàn)不同的權(quán)重,并給出黏土分散性判定的定量化標(biāo)準(zhǔn)。其次,采用灰色關(guān)聯(lián)分析和相關(guān)分析相結(jié)合的方法對(duì)黏土產(chǎn)生分散的影響因素進(jìn)行了研究,進(jìn)一步探討?zhàn)ね廉a(chǎn)生分散的機(jī)理。最后,在灰色關(guān)聯(lián)分析和主成分分析法的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同的黏土分散性判定模型,為黏土分散性的判定開辟了一條新途徑,取得了以下主要成果。(1)53組土樣均為低液限黏土,顆粒組成以粉粒為主,塑性指數(shù)在8.7~21.5之間;p H值在7.98~9.62之間,呈堿性;陽離子中鈉離子的含量相對(duì)較大;黏土礦物成分主要是伊利石,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30%~69.6%之間,少量的伊利石以伊—蒙混層的礦物形式存在,非黏土礦物主要以石英和斜長(zhǎng)石為主。(2)首次采用統(tǒng)計(jì)分析的方法給出了黏土分散性判定的定量化標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明:當(dāng)土樣的分散性權(quán)重大于44%時(shí),土樣屬于分散性土;當(dāng)土樣的分散性權(quán)重等于44%,而過渡性的權(quán)重大于等于39%時(shí),土樣屬于分散性土,相反,土樣則屬于過渡性土;當(dāng)土樣的分散性權(quán)重小于44%,但過渡性與分散性的權(quán)重之和大于等于44%時(shí),土樣屬于過渡性土,否則土樣屬于非分散性土。(3)在介紹灰關(guān)聯(lián)分析基本概念和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步闡明黏土的分散機(jī)理。結(jié)果表明:鈉百分比、交換性鈉百分比和p H值與分散程度的關(guān)聯(lián)度大于0.9,表明這三個(gè)指標(biāo)對(duì)黏土分散性的影響程度最大;有機(jī)質(zhì)、鈉離子Na+、黏粒含量和碳酸氫根離子與分散程度的關(guān)聯(lián)度在0.8~0.9之間,說明這四個(gè)指標(biāo)與黏土的分散性關(guān)系較為密切;蒙脫石與分散程度的關(guān)聯(lián)度最小,為0.730。(4)相關(guān)分析結(jié)果表明,有機(jī)質(zhì)、黏粒含量與分散程度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,即有機(jī)質(zhì)和黏粒含量越大,土體的分散傾向越小;鈉百分比、交換性鈉百分比及p H值與分散程度呈明顯的正相關(guān)關(guān)系,即孔隙水中的鈉離子和交換性鈉離子的含量越多,p H值越高,土體產(chǎn)生分散的可能性就越大。(5)首次采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型判定黏土的分散性,為黏土分散性的判定開辟了一條新途徑。在關(guān)聯(lián)分析和主成分分析法的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同的黏土分散性判定模型,即傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和PCA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。結(jié)果表明,兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際期望輸出值之間的相對(duì)誤差均小于5%,說明兩種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的評(píng)價(jià)結(jié)果都比較可靠,都可用于黏土分散性的評(píng)價(jià)。但與傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相比,PCA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型不僅可以降低網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度,還可加快網(wǎng)絡(luò)的收斂速度、提高網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)精度。此方法可節(jié)約人力、物力和財(cái)力,具有一定的實(shí)際意義。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TP183;TU442

【參考文獻(xiàn)】

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1 樊恒輝,李鵬,高明霞,李大可,李端民;水對(duì)針孔試驗(yàn)鑒定分散性粘土結(jié)果影響的試驗(yàn)研究[J];大壩觀測(cè)與土工測(cè)試;2001年05期

2 梅振國(guó);灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度及其計(jì)算方法[J];系統(tǒng)工程;1992年05期

3 李學(xué)全;灰色關(guān)聯(lián)度量化模型的進(jìn)一步研究[J];系統(tǒng)工程;1995年06期

4 李文生;;基于因子分析的水質(zhì)綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)法及其應(yīng)用[J];中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年02期

5 王觀平;粘土礦物與分散性粘土[J];黑龍江水專學(xué)報(bào);1994年03期

6 李春紅，王宏偉，安清平;中引八干渠工程分散粘土及流砂處理[J];黑龍江水利科技;1996年03期

7 陳式華;何耀輝;陳衛(wèi)芳;;天子崗水庫(kù)壩基土分散性試驗(yàn)研究[J];浙江水利科技;2007年05期

8 繆良娟;陸渾大壩防滲土料的分散性和抗?jié)B強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J];人民黃河;1990年05期

9 金菊良;吳開亞;李如忠;洪天求;;信息熵與改進(jìn)模糊層次分析法耦合的區(qū)域水安全評(píng)價(jià)模型[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2007年06期

10 周會(huì)軍;肖英杰;張浩;楊小軍;;基于改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)分析法的碼頭設(shè)計(jì)方案優(yōu)選[J];上海海事大學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

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1 吳昌友;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究及應(yīng)用[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2808095