软黏土劈裂注浆微观结构分形特征研究

论文摘要

许多成功的工程实例表明,采用劈裂注浆法加固软黏土地基,可以达到预期的加固效果。这一方法具有效果好、工期短、投资省等优点。然而,黏性土的工程性质在很大程度上受微观结构状态的影响,要想揭示物理力学的本质,必须掌握土体微观结构的变化规律。本文结合国家自然科学基金项目(No.40772174),对劈裂注浆法加固软黏土的结果以进行分析。主要工作包括:(1)通过能谱分析试验分析了该土的矿物成分和微观结构组成;提出了室内劈裂注浆实验的设计思路,探讨了软黏土劈裂注浆的设计方法和要点。(2)利用扫描电镜(SEM)对注浆前后土体微观图像进行分析,获取其孔隙的主要参数,分析了劈裂注浆过程中土体微观结构发生的变化。(3)运用压汞试验方法(mercury intrusion porosimetry)对原状土和注浆后的土进行压汞试验,得出了孔隙分布变化规律和孔隙孔径的分布范围。(4)引用分形几何理论,介绍了分形理论的基本概念和分维数的计算方法,应用孔隙结构的Korcak分形描述分析了土体孔隙的分形特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状与分析
• 1.2.1 劈裂注浆研究进展
• 1.2.2 土的微观结构特性及研究进展
• 1.2.3 土的分形研究进展
• 1.3 论文的主要工作
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 技术路线
• 1.3.4 研究特色和创新点
• 2 软黏土劈裂注浆的微结构特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 劈裂注浆试验方案
• 2.2.1 加固机理
• 2.2.2 试验方案
• 2.2.3 试验仪器
• 2.2.4 试验步骤
• 2.3 软黏土的矿物成分分析
• 2.4 软黏土的微结构特征
• 2.4.1 结构单元体的接触状态
• 2.4.2 结构单元体特征
• 2.4.3 孔隙特征
• 2.4.4 结构单元体排列特征
• 2.5 MATLAB 在图像处理中的应用
• 2.5.1 MATLAB 图像处理简介
• 2.5.2 MATLAB 图像二值分割
• 2.5.3 边缘检测
• 2.5.4 MATLAB 灰度直方图
• 2.6 IPP 图像分析软件对 SEM 图像进行测量
• 2.6.1 IPP 软件简介
• 2.6.2 孔径分布和孔隙度
• 2.7 小结
• 3 软黏土的孔隙分布试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 压汞试验原理及方案
• 3.2.1 试验原理
• 3.2.2 试验步骤
• 3.3 孔隙分类标准
• 3.4 土体孔隙分布规律
• 3.5 小结
• 4 软黏土微观孔隙结构的分形研究
• 4.1 分形理论的提出及定义
• 4.2 分形原理
• 4.3 分形维数
• 4.3.1 Hausdorff 维数
• 4.3.2 容量维数
• 4.3.3 广义维数（Renyi 维数）
• 4.3.4 自相似维数
• 4.3.5 计盒维数
• 4.4 孔隙结构的 Korcak 分形描述
• 4.4.1 分形模型
• 4.4.2 分形维数的获得
• 4.4.3 分形维数与总孔隙度、孔隙数量的关系
• 4.5 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果