有机质影响水泥加固软土效果的研究

论文摘要

本文结合国家自然科学基金项目“海积软土地基加固过程中有机质的作用和影响研究”(40372122),在相关的室内力学试验、化学试验、微结构参数的定量化、微结构分形参数提取的基础上对有机质在水泥加固土强度形成过程中的作用机理进行了研究,目的在于探索有机质在水泥加固软土中的行为,及对有机质的作用机理有更进一步的了解。论文首先介绍了水泥加固不同地区软土的试验研究,从不同地区加固土性质的差异分析影响加固效果的各种因素,并确定了影响水泥加固土强度形成的有机质因素。其次,排除其它影响因素的干扰,单独从有机质含量角度研究不同有机质含量软土经水泥加固后各种性质的差异,并从有机质的作用机理出发,选用适当的外掺剂与水泥共同作用加固高有机质含量的软土,从试样性质的变化及各试样中有机质成分和含量的变化来分析研究水泥及外掺剂加入后有机质的各种作用。再次,对不同有机质含量的水泥加固土及加入不同外掺剂的水泥加固土的微观结构照片中的颗粒及孔隙进行分形统计,验证水泥加固土的分形特性,建立颗粒和孔隙的分形维数与不同情况下水泥加固土微结构特征及强度之间的关系。同时对有机质影响水泥加固土强度形成的机理进行了分析。最后建立了考虑有机质因素的水泥加固土的弹塑性损伤模型,并对模型进行验证。本文的研究为高有机质软土水泥加固过程中外掺剂的选取及水泥加固土力学性质的研究提供了一种新的理论依据。

论文目录

• 前言
• 第一章 绪论
• 1.1 选题依据和研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 有机质对土性质影响的研究现状
• 1.2.2 有机质对水泥加固软土效果影响的研究现状
• 1.2.3 有机质影响水泥搅拌桩强度的机理研究现状
• 1.2.4 采用水泥加固高有机质含量软土对策的研究现状
• 1.2.5 土的微观结构研究现状
• 1.2.6 损伤力学模型研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容及技术路线
• 第二章 水泥加固不同地区软土的试验研究
• 2.1 水泥土搅拌法简介
• 2.2 各地区土样的基本性质
• 2.2.1 不同形成环境下软土的共性与差异
• 2.2.2 试样所用土样基本性质
• 2.3 水泥加固不同地区软土的试验研究
• 2.3.1 试样制备
• 2.3.2 加固后试样工程地质性质测试
• 2.3.3 结果分析
• 2.4 小结
• 第三章 水泥加固不同有机质含量软土的试验研究
• 3.1 前言
• 3.2 试样制备及加固前试样性质测试
• 3.3 加固后试样性质测试
• 3.3.1 力学性质测试
• 3.3.2 加固后试样的微观结构特征
• 3.4 小结
• 第四章 采用水泥加固高有机质含量软土对策的研究
• 4.1 前言
• 4.2 土中有机质简介
• 4.2.1 土壤有机质的组成
• 4.2.2 土壤腐殖质的分组
• 4.2.3 土壤腐殖质的性质
• 4.2.4 有机质与土壤矿物质部分的相互作用
• 4.3 采用水泥加固高有机质含量软土对策的试验研究
• 4.3.1 外掺剂的选取
• 4.3.2 试样制备
• 4.4 试样各性质测试及机理分析
• 4.4.1 力学性质
• 4.4.2 化学性质测试
• 4.4.3 粒度成分
• 4.4.4 加固后试样的微观结构特征
• 4.5 小结
• 第五章 水泥加固土微观结构特征的分形研究
• 5.1 土体微观结构状态简介
• 5.1.1 微结构研究的意义
• 5.1.2 土体结构状态及其概念模型
• 5.2 分形理论简介
• 5.2.1 概述
• 5.2.2 分形定义
• 5.3 土体微观结构的分形特征研究
• 5.3.1 土体结构的自相似性
• 5.3.2 土体结构参数分维计算方法的研究
• 5.4 不同有机质含量水泥加固土微观结构的分形研究
• 5.4.1 试样基本性质描述
• 5.4.2 试样的分形特征研究与评价
• 5.5 不同外掺剂水泥加固土微观结构的分形研究
• 5.5.1 试样基本性质描述
• 5.5.2 试样的分形特征研究与评价
• 5.6 小结
• 第六章 有机质影响水泥加固土强度形成的机理分析
• 6.1 前言
• 6.2 水泥土的固化原理
• 6.3 有机质含量影响水泥加固土强度形成的机理分析
• 6.3.1 有机质含量影响试样抗剪强度的机理分析
• 6.3.2 有机质含量影响试样无侧限抗压强度的机理分析
• 6.3.3 有机质含量影响试样化学性质的机理分析
• 6.4 有机质物质组成影响水泥加固土强度形成的机理分析
• 6.4.1 试样中有机质总量测试
• 6.4.2 试样中有机质分量测试
• 6.5 小结
• 第七章 考虑有机质含量的水泥加固土弹塑性损伤模型的建立与检验
• 7.1 引言
• 7.1.1 损伤及其分类
• 7.1.2 损伤力学的研究方法
• 7.1.3 损伤的检测
• 7.1.4 损伤变量
• 7.1.5 应变等效原理
• 7.2 损伤力学的基本原理
• 7.2.1 连续介质力学基础
• 7.2.2 不可逆热力学基础
• 7.3 水泥土弹塑性损伤模型
• 7.4 考虑有机质因素的水泥加固土的弹塑性损伤模型的建立
• 7.4.1 试样制备
• 7.4.2 水泥土损伤机制探讨
• 7.4.3 不同试样模型各参数的确定
• 7.4.4 有机质含量与模型各参数的关系及模型的建立
• 7.5 模型的验证
• 7.6 小结
• 第八章 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 进一步研究设想与建议
• 参考文献
• 攻博期间公开发表论文
• 致谢
• 中文摘要
• 英文摘要