基于侧装式弯曲元法的正融土剪切模量特性研究
发布时间：2021-11-05 20:17
冻土融化导致其抗变形和承载性能劣化,不利于工程结构的稳定,认识冻土融化过程力学性能的演变规律,对于寒区工程及人工冻结工程中的融沉灾害防治有重要意义。为获得正融土剪切模量的变化规律,本文研制了冻融弯曲元试验装置,进行了无载、有载条件下正融黏土和正融砂土的剪切模量特性研究。论文取得的主要成果如下:（1）研制了冻融弯曲元试验装置,该装置的试样筒采用双层结构,筒体侧面开孔,弯曲元探头安装于开孔处。筒体外层为钢质结构,内层为聚四氟乙烯材料,可满足高压和隔振要求。该装置可实现单、双向控温,最大承压能力达10MPa。（2）研究了冻土剪切模量的弯曲元测试方法。利用标准有机玻璃试件分析了声时的判断方法,结果表明初达波法测试精度较高。分析了不同条件下弯曲元测试系统的响应频率,确定激发信号频率范围为3kHz7kHz。对不同激发波形进行测试,结果显示激励信号为方波时,声时受频率影响小。（3）无载条件下正融土剪切模量弯曲元试验结果表明,温度为-25℃-1℃条件下,正融黏土和砂土的剪切模量随温度的升高而降低,两者呈对数关系。（4）无载条件下正融黏土和砂土的剪切模量随着干...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线
2 冻融弯曲元试验系统研制及试验方法研究2.2.2弯曲元传感器制作弯曲元传感器主要用来测试剪切波波速，压电陶瓷装置是弯曲元传感器的主要构件，主要由两压电陶瓷片和加劲铜片组成，其细部结构可分为 7 层，依次为电极层、压电陶瓷片、黏结层、加劲铜片、黏结层、压电陶瓷、电极层，电极层主要是为两压电陶瓷片提供相等的电荷分布。本文中使用的压电陶瓷片性能参数如表 2-1 所示。表 2-1 压电陶瓷片性能参数Table 2-1 Performance parameters of piezoelectric ceramics介电系数 介电损耗 泊松比杨氏模量 居里温度点（MPa） （℃）1850 0.018 0.35 6.0×104310压电陶瓷装置制作过程中，由于两压电陶瓷片极化方向不同，其可分为极化方向相反的 X 型压电陶瓷装置和极化方向相同的 Y 型压电陶瓷装置；由于连接两压电陶瓷片方式的不同，又可分为串联式压电陶瓷装置与并联式压电陶瓷装置，如图 2-1 所示。
图 2-2 压电陶瓷装置测试原理Figure 2-2 Test principle of piezoelectric ceramic device测试过程中，常常会因为串音影响使得接收到的信号不清晰，影响测试精度，并且会遇到弯曲元传感器遇水短路的现象。因此传感器的制作过程中，应采取措施避免这些问题的出现。对于本试验中使用的传感器，其在压电陶瓷装置外表面采用绝缘的铁氟龙胶带外包铝胶带进行屏蔽防护，以减弱或消除周围环境的噪音和其它电磁信号的干扰对接收信号产生的影响，同时在最外面封以环氧树脂起到防水的作用。弯曲元传感器如图2-3 所示。（a）弯曲元传感器构造示意图 （b）弯曲元传感器实体图
【参考文献】：
期刊论文
[1]季节冻土动剪切模量阻尼比试验研究[J]. 于啸波. 国际地震动态. 2017(05)
[2]非饱和黄土初始剪切模量与孔径分布试验研究[J]. 徐洁,赵文博,陈永辉,陆嘉楠. 岩土工程学报. 2017(S1)
[3]基于弯曲元技术的无黏性土剪切波速与相对密度联合测试方法[J]. 汪云龙,曹振中,袁晓铭,陈龙伟. 岩石力学与工程学报. 2016(S1)
[4]砂土小应变动力特性弯曲–伸缩元联合测试试验研究[J]. 孙奇,董全杨,蔡袁强,王军,胡秀青,蔡瑛. 岩土工程学报. 2016(01)
[5]基于SEM和MIP的冻融循环对粉质黏土强度影响机制研究[J]. 张英,邴慧,杨成松. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[6]冻结粉质黏土声学特性与物理力学性质试验研究[J]. 黄星,李东庆,明锋,邴慧,彭万巍. 岩石力学与工程学报. 2015(07)
[7]冻融循环对青藏粉砂土力学性质影响的试验研究[J]. 常丹,刘建坤,李旭,于钱米. 岩石力学与工程学报. 2014(07)
[8]CAS-1模拟月壤动剪切模量与阻尼比的试验研究[J]. 张宇,余飞,陈善雄,李剑. 岩土力学. 2014(01)
[9]多次冻融条件下土体的融沉性质研究[J]. 王天亮,卜建清,王扬,徐磊,严晗. 岩土工程学报. 2014(04)
[10]粉砂土反复冻胀融沉特性试验研究[J]. 严晗,王天亮,刘建坤. 岩土力学. 2013(11)
博士论文
[1]饱和砂土小应变动力特性试验研究[D]. 董全杨.浙江大学 2014
[2]中俄石油管道多年冻土物理力学性质试验研究及温度场数值分析[D]. 冷毅飞.吉林大学 2011
[3]压电陶瓷弯曲元剪切波速测试及饱和海洋软土动力特性研究[D]. 姬美秀.浙江大学 2005
硕士论文
[1]人工冻土融沉特性及其预报模型研究[D]. 王效宾.南京林业大学 2006
[2]冻土融化压缩特性的实验研究[D]. 李勇.内蒙古农业大学 2006
[3]地下冻结工程中土体冻胀融沉对地表变形的影响分析[D]. 宁方波.煤炭科学研究总院 2005
本文编号：3478444
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线
2 冻融弯曲元试验系统研制及试验方法研究2.2.2弯曲元传感器制作弯曲元传感器主要用来测试剪切波波速，压电陶瓷装置是弯曲元传感器的主要构件，主要由两压电陶瓷片和加劲铜片组成，其细部结构可分为 7 层，依次为电极层、压电陶瓷片、黏结层、加劲铜片、黏结层、压电陶瓷、电极层，电极层主要是为两压电陶瓷片提供相等的电荷分布。本文中使用的压电陶瓷片性能参数如表 2-1 所示。表 2-1 压电陶瓷片性能参数Table 2-1 Performance parameters of piezoelectric ceramics介电系数 介电损耗 泊松比杨氏模量 居里温度点（MPa） （℃）1850 0.018 0.35 6.0×104310压电陶瓷装置制作过程中，由于两压电陶瓷片极化方向不同，其可分为极化方向相反的 X 型压电陶瓷装置和极化方向相同的 Y 型压电陶瓷装置；由于连接两压电陶瓷片方式的不同，又可分为串联式压电陶瓷装置与并联式压电陶瓷装置，如图 2-1 所示。
图 2-2 压电陶瓷装置测试原理Figure 2-2 Test principle of piezoelectric ceramic device测试过程中，常常会因为串音影响使得接收到的信号不清晰，影响测试精度，并且会遇到弯曲元传感器遇水短路的现象。因此传感器的制作过程中，应采取措施避免这些问题的出现。对于本试验中使用的传感器，其在压电陶瓷装置外表面采用绝缘的铁氟龙胶带外包铝胶带进行屏蔽防护，以减弱或消除周围环境的噪音和其它电磁信号的干扰对接收信号产生的影响，同时在最外面封以环氧树脂起到防水的作用。弯曲元传感器如图2-3 所示。（a）弯曲元传感器构造示意图 （b）弯曲元传感器实体图
【参考文献】：
期刊论文
[1]季节冻土动剪切模量阻尼比试验研究[J]. 于啸波. 国际地震动态. 2017(05)
[2]非饱和黄土初始剪切模量与孔径分布试验研究[J]. 徐洁,赵文博,陈永辉,陆嘉楠. 岩土工程学报. 2017(S1)
[3]基于弯曲元技术的无黏性土剪切波速与相对密度联合测试方法[J]. 汪云龙,曹振中,袁晓铭,陈龙伟. 岩石力学与工程学报. 2016(S1)
[4]砂土小应变动力特性弯曲–伸缩元联合测试试验研究[J]. 孙奇,董全杨,蔡袁强,王军,胡秀青,蔡瑛. 岩土工程学报. 2016(01)
[5]基于SEM和MIP的冻融循环对粉质黏土强度影响机制研究[J]. 张英,邴慧,杨成松. 岩石力学与工程学报. 2015(S1)
[6]冻结粉质黏土声学特性与物理力学性质试验研究[J]. 黄星,李东庆,明锋,邴慧,彭万巍. 岩石力学与工程学报. 2015(07)
[7]冻融循环对青藏粉砂土力学性质影响的试验研究[J]. 常丹,刘建坤,李旭,于钱米. 岩石力学与工程学报. 2014(07)
[8]CAS-1模拟月壤动剪切模量与阻尼比的试验研究[J]. 张宇,余飞,陈善雄,李剑. 岩土力学. 2014(01)
[9]多次冻融条件下土体的融沉性质研究[J]. 王天亮,卜建清,王扬,徐磊,严晗. 岩土工程学报. 2014(04)
[10]粉砂土反复冻胀融沉特性试验研究[J]. 严晗,王天亮,刘建坤. 岩土力学. 2013(11)
博士论文
[1]饱和砂土小应变动力特性试验研究[D]. 董全杨.浙江大学 2014
[2]中俄石油管道多年冻土物理力学性质试验研究及温度场数值分析[D]. 冷毅飞.吉林大学 2011
[3]压电陶瓷弯曲元剪切波速测试及饱和海洋软土动力特性研究[D]. 姬美秀.浙江大学 2005
硕士论文
[1]人工冻土融沉特性及其预报模型研究[D]. 王效宾.南京林业大学 2006
[2]冻土融化压缩特性的实验研究[D]. 李勇.内蒙古农业大学 2006
[3]地下冻结工程中土体冻胀融沉对地表变形的影响分析[D]. 宁方波.煤炭科学研究总院 2005
本文编号：3478444
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