天津滨海新区吹填场地土体微结构特征与宏观力学性质关系研究

论文摘要

围海造陆已成为天津滨海新区获得土地资源的重要手段,规划吹填面积达到400km~2,而真空预压是对吹填淤泥进行处理的主要方法。但是,经过真空预压后的土体能否满足工程建设的需要,或者说该如何进行下一步的地基处理,这就要求我们对真空预压后土体的工程性质有比较深入的了解。土的微结构特征是决定其宏观力学性质的本质因素。通过土体微结构特征研究,能够更深层次地认识土体的工程性质。本文以天津滨海新区临港工业区吹填场地地表以下40m范围内的土体为研究对象,揭示了其微观结构特征,并建立了微结构特征与宏观力学性质之间的联系。首先、对研究范围内的土体根据沉积年代以及物理力学性质的不同,进行了地层划分,并且对各地层沉积物的粒度成份、矿物成分、化学成分进行了分析,重点针对吹填土进行了分析。此外,通过一系列室内土工试验,得出了各层土体的物理力学性质指标统计值。第二、通过单向压缩试验、三轴剪切试验和灵敏度试验,研究了不同成因不同深度淤泥质粘土的结构性和结构强度,研究表明均具有很强的结构性。并且采用结构稳定率来表征土体结构性的强弱。第三、对研究范围内土体的SEM照片进行了分析,得出了该区土体微结构类型。选用了5个表征土体颗粒和孔隙的形态特征参数,2个表征土体排列特征的参数,对土体微结构特征进行了定量化研究。并且进一步对土体微结构特征进行了分形研究。第四、以区域范围内软土为研究对象,得出了软土各微结构特征参数与其压缩系数和抗剪强度指标内聚力以及内摩擦角之间的关系。第五、通过单向压缩试验和三轴CU试验,得出了吹填土微结构特征参数随荷载变化的规律。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 吹填造陆与吹填场地地基处理技术研究现状
• 1.3 土体微观结构研究现状
• 1.4 存在的问题
• 1.5 本文的研究目标
• 1.6 本文的工作内容及技术路线图
• 1.6.1 本文工作内容
• 1.6.2 技术路线图
• 1.7 本文的主要成果
• 第二章 天津滨海新区吹填场地概况
• 2.1 天津滨海新区吹填概况
• 2.2 天津滨海新区吹填场地地层概况
• 2.2.1 沉积物粒度组成
• 2.2.2 沉积物矿物组成
• 2.2.3 沉积物化学成分研究
• 2.3 吹填场地地层结构
• 2.4 土体物理力学性质
• 2.5 本章小结
• 第三章 天津滨海新区吹填场地软土结构性及结构强度研究
• 3.1 土的结构性及结构强度概述
• 3.1.1 土的结构性及其形成原因
• 3.1.2 土的结构性强弱判定
• 3.1.3 土的结构强度
• 3.2 结构性土的土工特性研究概述
• 3.2.1 结构性土的先期固结压力和结构强度
• 3.2.2 结构性土的压缩特性
• 3.2.3 结构性土的强度包线
• 3.2.4 结构性土的应力-应变关系
• 3.2.5 结构性土的固结系数和渗透系数
• 3.3 软土在单向压缩试验中的结构性力学性质
• 3.3.1 试样选定与试验方法
• 3.3.2 试样结构性压缩特性
• 3.4 吹填软土在剪切试验中的结构性力学性质
• 3.4.1 试样选定与试验方法
• 3.4.2 试样结构性剪切特性
• 3.5 软土在无侧限抗压强度试验中的结构性力学性质
• 3.5.1 试样选定与试验方法
• 3.5.2 试样灵敏度确定
• 3.6 结构强度的确定
• 3.7 软土结构性成因分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 天津滨海新区吹填场地地基土微结构特征研究
• 4.1 土体微结构分析方法
• 4.1.1 样品制备
• 4.1.2 扫描电镜试验
• 4.1.3 SEM 图像预处理
• 4.2 地基土微结构特征分析
• 4.3 微结构特征定量研究
• 4.3.1 定量参数的选定及其确定方法
• 4.3.2 微结构特征定量参数分析
• 4.4 微结构特征分形研究
• 4.4.1 分形理论概述
• 4.4.2 SEM 图像分析中分形模型的构造
• 4.5 微结构特征分形研究
• 4.6 微结构特征参数与宏观力学性质指标关系研究
• 4.6.1 软土压缩性指标与微结构特征参数关系研究
• 4.6.2 软土抗剪性指标与微结构特征参数关系研究
• 4.7 本章小结
• 第五章 微结构特征与宏观力学性质关系研究
• 5.1 单向压缩试验中土体微结构特征研究
• 5.1.1 试验方法
• 5.1.2 微结构特征分析
• 5.1.3 微结构特征定量研究
• 5.2 三轴剪切试验中不同围压下剪切带处土体微结构特征研究
• 5.2.1 试样选定
• 5.2.2 微结构特征分析
• 5.2.3 微结构特征定量研究
• 1. 颗粒的形态特征参数
• 2. 颗粒的排列特征参数
• 5.2.4 微结构特征分形研究
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究设想与建议
• 参考文献
• 发表的学术论文及参加科研情况
• 附录
• 致谢