河道淤泥气泡混合土剪切流变特性研究

发布时间：2019-08-03 07:56

【摘要】：随着我国经济飞速发展,城市化进程不断加快,工程用土短缺以及生态环境恶化两大问题亟待解决。为此,以我国每年产出的大量疏浚淤泥为原料通过改良制成新型土工材料,不仅能够缓解工程用土短缺,也可以提高资源有效利用效率、改善生态环境。当前,对河道淤泥土的改良利用是目前岩土工程领域的比较热门研究课题。河道淤泥土属于软粘土范畴,而流变特性是软粘土最主要的工程性质之一。根据考察发现,实际工程中发生的大量工程事故与软土的流变性相关。例如重力坝的倾斜、地基长期沉降以及边坡随时间增长而失稳等都表明由于土体流变造成的影响是不容忽视。目前对于土体流变特性的研究主要以天然原状土为主,而对人工配制土的流变特性考察较少。本文对以工程应用为目的而研制的河道淤泥气泡混合土的剪切流变特性进行了研究,主要研究内容如下:首先,对河道淤泥混合土的试验配合比进行了设计,在此基础上进行了剪切试验以及剪切流变试验。试验结果表明,河道淤泥气泡混合土的剪切流变可以分为三个阶段,剪应力较小时,剪切流变曲线呈衰减稳定型;随着剪应力的提高,流变曲线呈非稳定的等速型;当剪应力增大到一定程度时,流变曲线呈加速型。从河道淤泥气泡混合土流变性能来看,养护龄期的增长,水泥掺量的增加,提高了混合土抗剪强度,削弱了混合土的流变性能;气泡的添加,含水量的提高,降低了混合土抗剪强度,提高了其流变性能。其次,根据试验所得结果,通过选取合理流变模型对河道淤泥气泡混合土的剪切流变规律进行分析。分析结果显示,所选模型能够较好地描述河道淤泥混合土在各种剪应力水平下的衰减、等速以及加速流变演化过程。结合剪切流变试验结果与剪切流变模型拟合参数分析可知,通过合理优化配合设计,可以获得具有较强抵抗剪切流变能力的河道淤泥气泡混合土。最后,基于河道淤泥气泡混合土剪切流变特性,对阶梯型混合土边坡稳定性进行了ABAQUS建模分析。结果显示,阶梯边坡抗剪强度最薄弱的部分位于坡脚处。坡脚由于流变变形而首先出现塑性滑动区,随着时间的推移,塑性滑动区向坡内延伸速度减缓,边坡的稳定系数在逐渐提高。针对模拟试验所选择的设计边坡断面,各级阶梯的河道淤泥气泡混合土边坡流变稳定时刻的安全系数均是大于1的,说明河道淤泥气泡混合土作为边坡填土的使用功能是安全可行的。
【学位授予单位】：苏州科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU447

【参考文献】