红层软岩填料缩尺效应及其力学性质试验研究

发布时间：2023-03-10 21:57

　　红层软岩有很强的崩解性,其作为填料会给工程建设带来隐患与病害,进而造成巨大损失,需对其进行深入研究。红层软岩填料属于特殊的粗粒料,其力学强度及缩尺效应问题一直受到学者和从业人士重视。为了对红层软岩的力学性质开展室内试验研究,首先要对填料进行缩尺。但是,红层软岩有着自然崩解的特性,传统的缩尺方法无法有效地评价其缩尺效应。针对上述问题,本文主要完成了以下工作:首先,基于红层填料形成过程研究,发现分形理论可以有效地描述红层软岩的崩解和破碎中的重复和自相似特征,为研究红层软岩缩尺料的制备试验及建立缩尺料与原状料之间的关系提供理论依据。其次,为了解决软岩填料试样室内制备的问题,基于分形理论提出了采用球磨机制备软岩填料缩尺料的新方法。根据模拟现场重复破碎机制的要求,选择球磨机破碎岩块制备缩尺料的原料,再经三轴试件制作过程中的二次破碎环节,可得与现场原状填料颗粒分布分形维相同的缩尺料。第三,针对红层填料缩尺效应对其强度及变形特性的影响,进行了大量的静三轴试验,得到了相同分形维、不同最大粒径红层软岩的强度及变形特征,研究得到了红层填料最大粒径与强度指标的关系。最后,应用邓肯—张本构模型对红层软岩填料三...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 红层软岩简介
        1.1.2 红层软岩的工程灾害
        1.1.3 选题依据及研究意义
    1.2 国内外研究现状综述
        1.2.1 粗粒料缩尺效应研究
        1.2.2 分形理论研究
    1.3 研究内容
第2章 分形理论与红层软岩填料缩尺效应研究
    2.1 概述
    2.2 粗粒料的缩尺效应
        2.2.1 粗粒料的概念
        2.2.2 粗粒料的工程特性
        2.2.3 粗粒料的缩尺试验方法
    2.3 分形理论简介
        2.3.1 分形的定义
        2.3.2 分形理论的基本特征
        2.3.3 分形维数的计算方法
    2.4 红层软岩的崩解与破碎分形特性
        2.4.1 红层填料的崩解机理
        2.4.2 红层填料崩解破碎的分形特征
        2.4.3 红层软岩机械破碎分形特征
    2.5 本章小结
第3章 基于分形理论的红层填料缩尺料制备方法研究
    3.1 概述
    3.2 现场破碎红层填料的分形特征
        3.2.1 红层软岩现场破碎压实工艺
        3.2.2 现场红层填料破碎机理与级配
        3.2.3 粒度分形模型及现场红层填料分形维
    3.3 缩尺料制样设备运转参数正交试验
        3.3.1 制样设备破碎工作原理
        3.3.2 设备运转参数正交试验
        3.3.3 设备运转参数对拟合相关系数影响分析
        3.3.4 设备运转参数对分形维影响分析
    3.4 红层填料试件缩尺料制备方法
        3.4.1 缩尺料原料制备方法
        3.4.2 试样制作中原料二次破碎特性
        3.4.3 红层填料缩尺料试样制备方法
    3.5 本章小结
第4章 红层填料力学性质缩尺效应试验研究
    4.1 概述
    4.2 红层填料力学性质试验
        4.2.1 同分形维填料制备
        4.2.2 试验设备的选用
        4.2.3 强度指标试验
    4.3 红层填料最大粒径与力学性质的关系
        4.3.1 试验结果
        4.3.2 最大粒径与强度参数的关系
    4.4 红层软岩填料邓肯—张模型
        4.4.1 邓肯—张双曲线模型
        4.4.2 邓肯—张模型拟合
    4.5 红层软岩填料改进邓肯—张模型
        4.5.1 改进的邓肯—张模型
        4.5.2 改进邓肯—张模型拟合
        4.5.3 改进邓肯—张模型参数l的意义分析
        4.5.4 改进邓肯—张模型参数l=0分析
    4.6 红层软岩填料试验曲线拟合
    4.7 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)
附录B (攻读学位期间所参与的科研项目目录)



本文编号：3758636