人工冻土地基承载力模型试验及数值模拟分析
发布时间：2020-10-29 12:57
冻土作为一种非常特殊的岩土,分布的范围很广,主要在中国西北的大部分地区,由于其自身具有特殊的性质,在各种工程建设中会容易出现各式各样的工程问题。在如今能源矿产资源贫乏的时代,矿物资源的开发是发展当今社会经济和维持社会正常运行的必要之举。最近这些年,我国加强了对西部地区的开发,修建了很多例如水利、民用建筑及公路铁路等工程,这些许多分布在冻土区域上,所以就必须对由工程建筑物与冻土之间互相的作用进行深入研究。本论文课题提出的关于冻土地基承载力的研究,对保证冻土地区工程建设的安全性、稳定性及耐久性有很大的现实意义。本文首先分析国内与国外学者专家此前对地基承载力的研究现状,进行了冻结粘土的力学性能试验,并且通过安徽理工大学冻土所自主研制的人工冻土冻结试验平台,采用模型试验方法模拟现场原位荷载试验。试验分为两个阶段,开始阶段为冻结粘土阶段,第二阶段是测得冻粘土地基承载力阶段。用相似理论模型试验模拟冻土地基在现实中的冻结过程,并在冻结前后测得其地基承载力。利用不同温度的酒精进入冻结管控制地基土的温度变化,左右两个千斤顶分级施加荷载,得出温度为0℃和-15℃的P-S曲线,为人工冻土地基承载力提供了试验基础。大型有限元分析软件ANSYS不仅可以模拟复杂的边界条件,而且可以设置选择不同的荷载条件和材料特性,本文利用ANSYS软件的热力学分析功能和结构静力分析功能,建立地基土冻结温度场模型,所建模型与室内试验模型尺寸相同,并选择合适的网格进行合理划分,采用恰当的屈服准则,对均质地基在冻结温度下的极限承载力进行了数值模拟,这对在实际工程中应对冻土问题有很好的参考价值。
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU445
【部分图文】：
2.1.1 试验理论与目的界限含水率是黏性土用于分类和评价一项很重要的物理指标，是地基承载力计算中必不可少的试验项目。试验结果的准确率关系到地基承载力计算的准确率。它可以直白的反映出黏性土的组成成分，并应用于土的种类划分。土中的黏土颗粒的含量、亲水矿物的所占比例、有机物质的存在和孔隙水的多少是影响土的界限含水率的几项重要因素[42]。界限含水率又称为稠度界限，表征黏土在某一含水率下的状态。在工程应用中，常常用坚硬、可塑或流塑等专业术语进行描述土所处的状态，液性界限简称为液限，塑性界限简称为塑限，收缩界限简称为缩限。液限是指土体由粘滞液体状态转变为粘滞塑性状态的一种界限含水率，处于该界限的土体其抗剪强度最小。塑限是土体从塑性状态时转变为半固体状态时的界限含水率。对于粘性土来说，液限和塑限这两个指标是非常重要的，不仅仅判断土体的状态还可以反映出含水量对土体性质的影响[43]。
2.1.1 试验理论与目的界限含水率是黏性土用于分类和评价一项很重要的物理指标，是地基承载力计算中必不可少的试验项目。试验结果的准确率关系到地基承载力计算的准确率。它可以直白的反映出黏性土的组成成分，并应用于土的种类划分。土中的黏土颗粒的含量、亲水矿物的所占比例、有机物质的存在和孔隙水的多少是影响土的界限含水率的几项重要因素[42]。界限含水率又称为稠度界限，表征黏土在某一含水率下的状态。在工程应用中，常常用坚硬、可塑或流塑等专业术语进行描述土所处的状态，液性界限简称为液限，塑性界限简称为塑限，收缩界限简称为缩限。液限是指土体由粘滞液体状态转变为粘滞塑性状态的一种界限含水率，处于该界限的土体其抗剪强度最小。塑限是土体从塑性状态时转变为半固体状态时的界限含水率。对于粘性土来说，液限和塑限这两个指标是非常重要的，不仅仅判断土体的状态还可以反映出含水量对土体性质的影响[43]。
图 3 圆锥下沉深度与含水率关系曲线Fig3 Relation curve of depth and water content of conical sinking验结果与计算过程图 3 中分析出，圆锥入土深度为 17mm 对应含水率 41.9%为样土的度为 2mm 处的相应含水率 19.0%为塑限。性指数pI计算公式：pLpI w w中，pI—塑性指数；Lw —液限（%）；pw—塑限（%）性指数LI 计算公式：popLIwwI 中，LI —液性指数；0w —天然含水率
【参考文献】
本文编号：2860934
【学位单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU445
【部分图文】：
2.1.1 试验理论与目的界限含水率是黏性土用于分类和评价一项很重要的物理指标，是地基承载力计算中必不可少的试验项目。试验结果的准确率关系到地基承载力计算的准确率。它可以直白的反映出黏性土的组成成分，并应用于土的种类划分。土中的黏土颗粒的含量、亲水矿物的所占比例、有机物质的存在和孔隙水的多少是影响土的界限含水率的几项重要因素[42]。界限含水率又称为稠度界限，表征黏土在某一含水率下的状态。在工程应用中，常常用坚硬、可塑或流塑等专业术语进行描述土所处的状态，液性界限简称为液限，塑性界限简称为塑限，收缩界限简称为缩限。液限是指土体由粘滞液体状态转变为粘滞塑性状态的一种界限含水率，处于该界限的土体其抗剪强度最小。塑限是土体从塑性状态时转变为半固体状态时的界限含水率。对于粘性土来说，液限和塑限这两个指标是非常重要的，不仅仅判断土体的状态还可以反映出含水量对土体性质的影响[43]。
2.1.1 试验理论与目的界限含水率是黏性土用于分类和评价一项很重要的物理指标，是地基承载力计算中必不可少的试验项目。试验结果的准确率关系到地基承载力计算的准确率。它可以直白的反映出黏性土的组成成分，并应用于土的种类划分。土中的黏土颗粒的含量、亲水矿物的所占比例、有机物质的存在和孔隙水的多少是影响土的界限含水率的几项重要因素[42]。界限含水率又称为稠度界限，表征黏土在某一含水率下的状态。在工程应用中，常常用坚硬、可塑或流塑等专业术语进行描述土所处的状态，液性界限简称为液限，塑性界限简称为塑限，收缩界限简称为缩限。液限是指土体由粘滞液体状态转变为粘滞塑性状态的一种界限含水率，处于该界限的土体其抗剪强度最小。塑限是土体从塑性状态时转变为半固体状态时的界限含水率。对于粘性土来说，液限和塑限这两个指标是非常重要的，不仅仅判断土体的状态还可以反映出含水量对土体性质的影响[43]。
图 3 圆锥下沉深度与含水率关系曲线Fig3 Relation curve of depth and water content of conical sinking验结果与计算过程图 3 中分析出，圆锥入土深度为 17mm 对应含水率 41.9%为样土的度为 2mm 处的相应含水率 19.0%为塑限。性指数pI计算公式：pLpI w w中，pI—塑性指数；Lw —液限（%）；pw—塑限（%）性指数LI 计算公式：popLIwwI 中，LI —液性指数；0w —天然含水率
【参考文献】
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本文编号：2860934
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