發(fā)布時(shí)間：2020-11-22 03:45

　　 淮北平原粘性土層中大量分布的鈣質(zhì)結(jié)核造成土體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)迥異于其它土類,大量的結(jié)核這一“量變”最終形成了鈣質(zhì)結(jié)核土這一區(qū)域性特殊土。而目前對(duì)于鈣質(zhì)結(jié)核土力學(xué)性質(zhì)的研究主要著眼于大量結(jié)核引起的“質(zhì)變”——即在大量鈣質(zhì)結(jié)核的影響下土體的力學(xué)性能,很少去考慮單個(gè)結(jié)核究竟是怎么影響土體的性質(zhì)的。基于此,論文采用三軸壓縮試驗(yàn),并結(jié)合離散元數(shù)值模擬,研究單個(gè)或少量的結(jié)核對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)的影響。本次試驗(yàn)研究選用粒徑為0.4Lc的原狀鈣質(zhì)結(jié)核,制備了18%、21%、24%三種含水率下含不同位置和數(shù)量結(jié)核的試樣,并在3種不同圍壓下進(jìn)行三軸壓縮試驗(yàn)(UU)。通過分析試樣的典型破壞形態(tài),發(fā)現(xiàn)結(jié)核附近的土體變形較小,其結(jié)核對(duì)試樣破壞形態(tài)其起控制作用;同時(shí),論文對(duì)試樣的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行了研究,分析了土體細(xì)觀結(jié)構(gòu)要素——結(jié)核數(shù)量和位置、含水率、圍壓等對(duì)試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線形態(tài)的影響;在三軸試驗(yàn)基礎(chǔ)上,論文運(yùn)用PFC~(3D)軟件建立模型,對(duì)此次試驗(yàn)進(jìn)行離散元數(shù)值模擬,在細(xì)觀尺度上分析鈣質(zhì)結(jié)核對(duì)顆粒間應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)的影響,并據(jù)此討論結(jié)核影響試樣抗剪強(qiáng)度的作用機(jī)制;最后,論文引入了基于土體結(jié)構(gòu)性改良的Duncan-Chang模型,對(duì)其擬合鈣質(zhì)結(jié)核土本構(gòu)關(guān)系的適用性進(jìn)行了探討。研究表明:在壓縮過程中,鈣質(zhì)結(jié)核周圍會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,阻礙了土中細(xì)顆粒的運(yùn)動(dòng),承擔(dān)更多剪應(yīng)力,起到了骨架作用,從而增強(qiáng)了試樣的整體強(qiáng)度;隨結(jié)核數(shù)量的增多,其骨架作用也不斷增強(qiáng),且位于試樣中心的結(jié)核起到的骨架作用最強(qiáng)。研究成果有助于理解結(jié)核對(duì)于土體工程性質(zhì)的影響,并對(duì)其它含粗大顆粒土類的性質(zhì)的研究有所借鑒,如土石混合體等。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TU43
【部分圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2.1 鈣質(zhì)結(jié)核土區(qū)域平面分布圖[3]Regional distribution plan of cohesive soil containing calcareous知，鈣質(zhì)結(jié)核的形成需要蓄水能力強(qiáng)，且季節(jié)性干濕交替質(zhì)環(huán)境，所以地勢(shì)低洼的河間平原地貌是鈣質(zhì)結(jié)核絕佳的域地下水位較低，蓄水能力差，難以大規(guī)模發(fā)育結(jié)構(gòu)良好此，鈣質(zhì)結(jié)核在平面上的分布與淮北平原的地勢(shì)地貌緊密相結(jié)核基本分布在水系兩側(cè)的河間平原區(qū)。在平原中部及中南完型鈣質(zhì)結(jié)核，而在地勢(shì)稍高的東北部及北部邊緣的 Q4土形鈣質(zhì)結(jié)核為主，其分布有明顯的區(qū)域性特征。核土分布區(qū)的典型剖面上，如圖 2.2，結(jié)核的分布也隨深。鈣質(zhì)結(jié)核發(fā)育于地下水位附近，故常常在剖面上聚集成在 0.7m 左右，但偶爾也可見 0.2～0.3m，甚至出露地表。中通常分布的是發(fā)育較差的雛形鈣質(zhì)結(jié)核，而完型鈣質(zhì)結(jié)核布在深度 0.7m 及以下的地層中。在平原地表徑流侵蝕作用部分直接出露地表。鈣質(zhì)硬磐一般埋藏很深，分布于粘性

圖 2.2 濉溪地層剖面圖[3]Fig.2.2 Suixi stratigraphic section[3]結(jié)核土的結(jié)構(gòu)結(jié)核土是由以結(jié)核作為粗粒組分、粘粒和粉粒作為細(xì)粒組分構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)從細(xì)觀角度來看，主要是指粗粒部分，即結(jié)核在土體態(tài)、數(shù)量，自身的結(jié)構(gòu)、大小、形狀等要素；粘粒、粉粒的特征和擦等作用是鈣質(zhì)結(jié)核土的微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)表層土體分布少量小粒徑的等力學(xué)特征主要由細(xì)粒部分控制，而隨深度增加，結(jié)核粒徑增大，核的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)特征對(duì)土體的影響會(huì)逐步增大并取代細(xì)粒部分對(duì)土體-4]。學(xué)性質(zhì)上相差較大的結(jié)核和細(xì)粒土組成的鈣質(zhì)結(jié)核土在物質(zhì)組分土，而與一般的土石混合體有一定的相似性。但鈣質(zhì)結(jié)核是由復(fù)雜內(nèi)部膠結(jié)、固結(jié)生成的，與一般土石混合體中塊石的來源具有本質(zhì)觀和微觀尺度上，鈣質(zhì)結(jié)核土與一般土石混合體的結(jié)構(gòu)特征具有明
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