冻融作用下辽西风积土结构性研究

论文摘要

针对辽西风积土,通过含水率试验、密度试验、土粒比重试验、颗粒分析、界限含水率、固结试验、击实试验、三轴剪切试验的测定,系统地研究了风积土的物理力学性质,进而对土体的初始结构性进行评价。考虑影响土体冻胀融沉的温度、含水率、载荷、干密度,地下水埋深的五个主要因素,采用5因素9水平的均匀设计。根据试验结果分析了各因素对冻胀融沉的影响规律以及温度、水分场、冻胀力变化规律。利用均匀设计软件和参数优化软件,建立土体基于均匀设计的预报模型,并利用建立的模型对不同的温度、水分和干密度、地下水位条件下土体的冻胀量和融沉量进行预报。采用微观测控软件观测冻融对土体微观结构性影响,通过土体在冻结和融化阶段的强度与变形的特性反映冻融对土体结构性宏观上影响。经过试验和理论分析,建立了反映冻融对土体结构性影响的动态结构性参数。基于损伤理论,引进结构性参数作为其损伤比,建立考虑冻融作用的土体结构性模型,由于结构性参数中包含了温度、水分、应力的相互作用对结构性的影响,因此该模型间接反映了温度场、水分场和应力场的耦合作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 土体结构性的研究现状
• 1.1.1 未冻土结构性的研究现状
• 1.1.2 冻土结构性的研究现状
• 1.2 土体冻胀融沉特性研究综述
• 1.3 本文研究的意义及其研究的主要内容
• 2 辽西地区风积土的基本物理力学性质
• 2.1 风积土的物理性质
• 2.2 风积土的力学性质
• 2.3 本章小结
• 3 风积土冻胀融沉试验
• 3.1 试验装置
• 3.1.1 温度控制系统
• 3.1.2 荷载及水分补给系统
• 3.1.3 数据采集系统
• 3.2 采用均匀设计的冻胀融沉试验方案
• 3.3 试验数据处理及结果分析
• 3.3.1 冻胀试验建立土体冻胀预报模型
• 3.3.2 融沉试验建立土体融沉预报模型
• 3.4 本章小结
• 4 风积土冻胀融沉的结构性变化
• 4.1 土体冻融的微观结构性变化
• 4.2 土体冻融的宏观结构性变化
• 4.2.1 土体的冻结对风积土力学性质影响
• 4.2.2 土体的融沉对风积土力学性质影响
• 4.3 本章小结
• 5 风积土冻胀融沉结构性本构模型
• 5.1 风积土冻胀融沉结构性参数
• 5.2 考虑冻胀融沉结构性变化的本构模型
• 5.2.1 邓肯—张模型简介
• 5.2.2 修正的邓肯—张模型
• 5.2.3 修正的邓肯—张模型参数确定
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究展望
• 致谢
• 参考文献