动荷载作用下土石混合体变形特性及边坡响应规律研究
发布时间：2021-10-07 22:28
黏土类土石混合体（Clay rock mixtures）是由强度较低的黏土与强度较高的块石组成的二相混合材料,不仅在自然界中广泛分布,而且在工程中应用甚广。目前,关于土石混合体动力特性方面的研究主要集中在砂土类土石混合体中,而对于黏土类土石混合体的相关研究较少,不能较好的指导工程应用,因此有必要对黏土类土石混合体的动力特性参数进行系统的研究。土石混合边坡是由土石混合体组成,在我国的中西部地区有广泛的分布。地震荷载作用下,土石混合边坡表现出与均质土边坡不同的响应特征,而关于土石混合边坡响应特征的研究较少,因此有必要对土石混合边坡的动力响应规律进行研究。本文采用改进的GZZ-50型自振柱仪对黏土类土石混合体的动力特性进行试验研究,并结合微观分析对试验结果进行解释;在此基础上,采用编程与数值模拟相结合的方式研究了土石混合边坡的响应规律,具体研究内容如下:（1）对试验材料进行测试,同时对GZZ-50型自振柱仪进行改进,添加了新的测试功能。试验材料测试内容包括:黏性土的比重、液塑限、最优含水率和膨胀率及砾石的形状特征和级配特征;GZZ-50型自振柱改进的内容包括:添加了激光位移传感器,可以对试样...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 黏性土动力特性研究现状
1.2.2 堆石料动力特性研究现状
1.2.3 土石混合体动力特性研究现状
1.2.4 土石混合边坡动力响应特性研究现状
1.2.5 现有研究的不足
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 本文创新点
1.3.3 技术路线
第二章 试验材料测定及试验设备改进
2.1 引言
2.2 试验材料
2.2.1 试验黏土
2.2.2 试验块石
2.3 自振柱试验
2.3.1 试验仪器介绍
2.3.2 测试装置改进
2.3.3 试样安装流程
2.3.4 测试流程
2.4 测试理论
2.4.1 动剪切模量计算理论(扭剪)
2.4.2 动弹性模量计算理论(摆振)
2.4.3 阻尼比计算理论
2.5 本章小结
第三章 土石混合体变形特性研究
3.1 引言
3.2 土石混合体动力特性分析
3.2.1 土石混合体动力特性影响因素
3.2.2 土石混合体动力特性评价参数
3.3 土石混合体SEM和 CT图像处理
3.3.1 重塑黏土微观结构模型(SEM)
3.3.2 土石混合体断面(CT)图像处理
3.4 块石掺量对土石混合体动力特性影响性分析
3.4.1 试验方案
3.4.2 动剪切模量和阻尼比测试结果
3.4.3 不同掺量块石特征图像分析
3.4.4 块石掺量对动剪切模量的影响
3.4.5 块石掺量对阻尼比的影响
3.5 块石形状对土石混合体动力特性的影响分析
3.5.1 试验方案
3.5.2 动剪切模量和阻尼比测试结果
3.5.3 不同形状块石特征图像
3.5.4 块石形状对动剪切模量的影响
3.5.5 块石形状对阻尼比的影响
3.6 块石尺寸对土石混合体动力特性的影响分析
3.6.1 试验方案
3.6.2 动剪切模量和阻尼比测试结果
3.6.3 不同尺寸块石特征图像分析
3.6.4 块石尺寸对动剪切模量的影响
3.6.5 块石尺寸对阻尼比的影响
3.7 土石混合体常见的破坏模式
3.7.1 掺卵石土石混合体的典型破坏模式
3.7.2 掺碎石土石混合体的典型破坏模式
3.7.3 块石形状对土石混合体裂缝扩展模式影响
3.8 本章小结
第四章 土石混合体边坡动力响应规律研究
4.1 引言
4.2 MIDAS/GTS动力计算原理
4.2.1 地震力计算方法
4.2.2 阻尼矩阵
4.2.3 边界设置
4.3 有限元分析模型
4.3.1 几何尺寸
4.3.2 本构模型
4.3.3 地震波类型
4.4 土石混合体边坡块石分布特征识别
4.4.1 原始边坡图像的预处理
4.4.2 块石分布特征数字化
4.5 土石混合边坡计算模型生成
4.5.1 多边形块石生成算法
4.5.2 基于CAD二次开发的土石混合边坡生成
4.6 块石掺量对土石混合边坡加速度响应的影响
4.6.1 分析模型
4.6.2 块石掺量对土石混合边坡地震加速度影响分析
4.6.3 边坡动力稳定性分析
4.7 较大块石分布位置对土石混合边坡加速度响应的影响
4.7.1 分析模型
4.7.2 较大块石分布位置对边坡加速度响应的分析
4.7.3 坡面在不同块石分布位置下的加速度响应规律
4.8 地震作用下土石混合边坡常见的几种破坏模式
4.9 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
个人简介及在读期间发表论文和科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]双排桩-连拱式组合结构受力机理分析[J]. 黄献文,周爱兆,刘顺青,李承超,程莹. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于概率统计的土石混合体边坡可靠度分析方法[J]. 张健萍,周东. 中国安全科学学报. 2018(05)
[3]路基土石混合料的累积塑性应变预估模型研究[J]. 朱桃丽. 中外公路. 2018(02)
[4]k0固结饱和黏土的动剪切模量与阻尼比试验研究[J]. 杨腾,王建华,姚海慧. 中国港湾建设. 2018(01)
[5]土石混合边坡块石随机生成方法与稳定性分析[J]. 李亮,李彦军,赵炼恒,陈嘉祺,黄栋梁,王优,雷志彬. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[6]混凝土变形模量和泊松比的动态测试研究[J]. 王正,王韵璐,曹瑜,李敏敏,高子震. 工业建筑. 2017(01)
[7]荷载频率对动模量阻尼比影响的试验研究[J]. 李瑞山,陈龙伟,袁晓铭,李程程. 岩土工程学报. 2017(01)
[8]块石含量及形状对胶结土石混合体力学性能影响的大型三轴试验[J]. 金磊,曾亚武,张森. 岩土力学. 2017(01)
[9]云南鲁甸地震甘家寨滑坡基本特征及失稳机制[J]. 郭亚永,葛永刚,陈兴长,江兴元,刘传正,贾莉蓉. 山地学报. 2016(05)
[10]块石含量对土石混合体边坡稳定性影响的数值研究[J]. 张森,曾亚武,夏磊. 长江科学院院报. 2016(05)
博士论文
[1]边坡地震稳定性的数值模拟研究[D]. 张兆鹏.中国地震局工程力学研究所 2018
[2]基于能量耗散原理的土与结构接触面模型研究及应用[D]. 王伟.河海大学 2006
硕士论文
[1]循环荷载下宁波软黏土的动力特性及其微观结构研究[D]. 冯斌.浙江工业大学 2016
[2]土石混合体的强度、变形特征与土—石相互作用研究[D]. 独莎莎.南京大学 2014
[3]心墙掺砾土料的动强度特性研究[D]. 杜晓东.大连理工大学 2014
[4]边坡地震响应及动力稳定性分析[D]. 周洪燕.西南交通大学 2013
[5]土石混合体边坡稳定性的FEM-DEM分析[D]. 邵帅.大连理工大学 2012
[6]地震作用下土石混合体边坡稳定性研究[D]. 张东亮.西华大学 2010
[7]路基填土的动力特性试验研究[D]. 杨自成.重庆交通大学 2008
[8]基于地震动力时程反应的有限元边坡稳定性分析[D]. 马芳芳.大连理工大学 2005
[9]土石坝心墙料及坝基细砂砾料动力特性试验研究[D]. 张茹.四川大学 2002
本文编号：3422894
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：138 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外相关研究现状
1.2.1 黏性土动力特性研究现状
1.2.2 堆石料动力特性研究现状
1.2.3 土石混合体动力特性研究现状
1.2.4 土石混合边坡动力响应特性研究现状
1.2.5 现有研究的不足
1.3 研究内容及技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 本文创新点
1.3.3 技术路线
第二章 试验材料测定及试验设备改进
2.1 引言
2.2 试验材料
2.2.1 试验黏土
2.2.2 试验块石
2.3 自振柱试验
2.3.1 试验仪器介绍
2.3.2 测试装置改进
2.3.3 试样安装流程
2.3.4 测试流程
2.4 测试理论
2.4.1 动剪切模量计算理论(扭剪)
2.4.2 动弹性模量计算理论(摆振)
2.4.3 阻尼比计算理论
2.5 本章小结
第三章 土石混合体变形特性研究
3.1 引言
3.2 土石混合体动力特性分析
3.2.1 土石混合体动力特性影响因素
3.2.2 土石混合体动力特性评价参数
3.3 土石混合体SEM和 CT图像处理
3.3.1 重塑黏土微观结构模型(SEM)
3.3.2 土石混合体断面(CT)图像处理
3.4 块石掺量对土石混合体动力特性影响性分析
3.4.1 试验方案
3.4.2 动剪切模量和阻尼比测试结果
3.4.3 不同掺量块石特征图像分析
3.4.4 块石掺量对动剪切模量的影响
3.4.5 块石掺量对阻尼比的影响
3.5 块石形状对土石混合体动力特性的影响分析
3.5.1 试验方案
3.5.2 动剪切模量和阻尼比测试结果
3.5.3 不同形状块石特征图像
3.5.4 块石形状对动剪切模量的影响
3.5.5 块石形状对阻尼比的影响
3.6 块石尺寸对土石混合体动力特性的影响分析
3.6.1 试验方案
3.6.2 动剪切模量和阻尼比测试结果
3.6.3 不同尺寸块石特征图像分析
3.6.4 块石尺寸对动剪切模量的影响
3.6.5 块石尺寸对阻尼比的影响
3.7 土石混合体常见的破坏模式
3.7.1 掺卵石土石混合体的典型破坏模式
3.7.2 掺碎石土石混合体的典型破坏模式
3.7.3 块石形状对土石混合体裂缝扩展模式影响
3.8 本章小结
第四章 土石混合体边坡动力响应规律研究
4.1 引言
4.2 MIDAS/GTS动力计算原理
4.2.1 地震力计算方法
4.2.2 阻尼矩阵
4.2.3 边界设置
4.3 有限元分析模型
4.3.1 几何尺寸
4.3.2 本构模型
4.3.3 地震波类型
4.4 土石混合体边坡块石分布特征识别
4.4.1 原始边坡图像的预处理
4.4.2 块石分布特征数字化
4.5 土石混合边坡计算模型生成
4.5.1 多边形块石生成算法
4.5.2 基于CAD二次开发的土石混合边坡生成
4.6 块石掺量对土石混合边坡加速度响应的影响
4.6.1 分析模型
4.6.2 块石掺量对土石混合边坡地震加速度影响分析
4.6.3 边坡动力稳定性分析
4.7 较大块石分布位置对土石混合边坡加速度响应的影响
4.7.1 分析模型
4.7.2 较大块石分布位置对边坡加速度响应的分析
4.7.3 坡面在不同块石分布位置下的加速度响应规律
4.8 地震作用下土石混合边坡常见的几种破坏模式
4.9 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
个人简介及在读期间发表论文和科研情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]双排桩-连拱式组合结构受力机理分析[J]. 黄献文,周爱兆,刘顺青,李承超,程莹. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于概率统计的土石混合体边坡可靠度分析方法[J]. 张健萍,周东. 中国安全科学学报. 2018(05)
[3]路基土石混合料的累积塑性应变预估模型研究[J]. 朱桃丽. 中外公路. 2018(02)
[4]k0固结饱和黏土的动剪切模量与阻尼比试验研究[J]. 杨腾,王建华,姚海慧. 中国港湾建设. 2018(01)
[5]土石混合边坡块石随机生成方法与稳定性分析[J]. 李亮,李彦军,赵炼恒,陈嘉祺,黄栋梁,王优,雷志彬. 湖南大学学报(自然科学版). 2017(07)
[6]混凝土变形模量和泊松比的动态测试研究[J]. 王正,王韵璐,曹瑜,李敏敏,高子震. 工业建筑. 2017(01)
[7]荷载频率对动模量阻尼比影响的试验研究[J]. 李瑞山,陈龙伟,袁晓铭,李程程. 岩土工程学报. 2017(01)
[8]块石含量及形状对胶结土石混合体力学性能影响的大型三轴试验[J]. 金磊,曾亚武,张森. 岩土力学. 2017(01)
[9]云南鲁甸地震甘家寨滑坡基本特征及失稳机制[J]. 郭亚永,葛永刚,陈兴长,江兴元,刘传正,贾莉蓉. 山地学报. 2016(05)
[10]块石含量对土石混合体边坡稳定性影响的数值研究[J]. 张森,曾亚武,夏磊. 长江科学院院报. 2016(05)
博士论文
[1]边坡地震稳定性的数值模拟研究[D]. 张兆鹏.中国地震局工程力学研究所 2018
[2]基于能量耗散原理的土与结构接触面模型研究及应用[D]. 王伟.河海大学 2006
硕士论文
[1]循环荷载下宁波软黏土的动力特性及其微观结构研究[D]. 冯斌.浙江工业大学 2016
[2]土石混合体的强度、变形特征与土—石相互作用研究[D]. 独莎莎.南京大学 2014
[3]心墙掺砾土料的动强度特性研究[D]. 杜晓东.大连理工大学 2014
[4]边坡地震响应及动力稳定性分析[D]. 周洪燕.西南交通大学 2013
[5]土石混合体边坡稳定性的FEM-DEM分析[D]. 邵帅.大连理工大学 2012
[6]地震作用下土石混合体边坡稳定性研究[D]. 张东亮.西华大学 2010
[7]路基填土的动力特性试验研究[D]. 杨自成.重庆交通大学 2008
[8]基于地震动力时程反应的有限元边坡稳定性分析[D]. 马芳芳.大连理工大学 2005
[9]土石坝心墙料及坝基细砂砾料动力特性试验研究[D]. 张茹.四川大学 2002
本文编号：3422894
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