基于微观结构特征的咸阳黄土动力特性分析

发布时间：2019-09-18 06:15

【摘要】：我国黄土分布面积广泛,西北地区的黄土高原及华北地区的黄土平原分别是世界上规模最大的黄土高原及黄土平原。黄土地区易发地震灾害且由于黄土具有孔隙大、松散、遇水易变等特性,由黄土带来的地震灾害尤为严重。随着十八大深化西部大开发以来,西部地区工程建设日益增多,工程建设不得不考虑黄土在动荷载作用下的稳定性。黄土动力特性问题研究范围、内容广泛。国内外学者研究多集中于多级加荷,通过控制围压、频率、固结比、波形等试验条件对黄土动力特性做了一系列的研究,而单级荷载下对黄土动力特性的研究涉及较少。研究内容多集中于宏观角度,从微观角度对黄土动力特性,以及微观结构参数与宏观动力学参数联系方面的研究仍有不足。本文依托国家自然科学基金项目“典型黄土在不同类型动荷作用下微观结构及强度演化规律研究”,以试样基本物理力学性质为基础,对咸阳地区黄土试样分别进行不同波形、围压、频率、振幅的单级加荷动三轴试验,分析了波形、围压、频率、振幅对黄土动力特性的影响。对动三轴试验不同阶段取样,获得动三轴试验过程中的试样的微观结构图片,并对其用ipp6.0、Photoshop图像处理软件进行处理,分析了不同试验条件下不同阶段试样平均直径、面积、丰度、圆形度、分形维数、定向概率熵等微观结构参数的变化规律。利用灰色关联度理论对试样微观结构参数与动弹性模量之间关联度做了进一步分析。研究结果表明,波形、频率、围压、振幅对咸阳黄土动力特性均有很大影响。相对于正弦波,方波、锯齿波更易使咸阳黄土产生变形,试样动弹性模量相对较小;围压越高,试样越不易产生变形,动弹性模量越大;频率越高,试样越易产生变形,动弹性模量越小;振幅越高,试样越易产生变形,动弹性模量值越小。咸阳黄土微观结构主要由颗粒、孔隙、团聚体组成,颗粒主要为片状及柱状单粒,颗粒之间接触多为点点接触及点面接触,颗粒及孔隙分布不均,所有动荷载试验条件下,试验后凝絮状团聚体含量有增加迹象。试样发生变形产生破坏主要由颗粒骨架错动及破坏所至。试验至循环振次12次时,颗粒及孔隙变化规律不明显,试验至极限状态时,颗粒及孔隙平均直径、面积均减小,定向概率熵均增大,丰度、圆形度、分形维数变化规律不明显。极限状态时颗粒微观结构参数与动弹性模量具有一定相关性,其关联度关系为:平均直径分形维数定向概率熵面积丰度圆形度。极限状态时孔隙微观结构参数与动弹性模量关联度关系为:平均直径定向概率熵=丰度分形维数圆形度面积。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU444

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本文编号：2537368