基于分形理论砂类土抗剪强度的研究
发布时间：2021-01-15 17:48
土体的强度决定了地基的稳定性并在工程设计施工中具有重要的理论参考意义。相关学者对土体强度进行了理论与实践研究,认为在某种程度上土体孔隙比的变化是影响其抗剪强度的重要因素之一。随着剪切过程的进行土体孔隙比是不断变化的,但其土颗粒物理结构是如何变化的尚不明晰。分形理论是一种主要研究自然界中复杂或不规则物体的数学理论方法,分形维数可定量描述砂土土体的内部结构。本文以孔隙比作为为桥梁建立了分形维数与抗剪强度之间的函数关系,即基于分形理论砂类土抗剪强度计算公式。运用室内直剪试验验证本文所推导的砂类土抗剪强度计算公式的可行性,为滑坡的稳定性分析、矿山开采、基坑支护设计及工程防治设计提供了理论参考。本文主要研究内容及成果如下:（1）分形理论是一种主要研究自然界中复杂或不规则物体的数学理论方法,其能很好地描述物体的自相似程度、不规则程度及破碎程度。砂土作为多孔材料且具有随机性与自相似性,可很好地运用分形理论对其进行定量描述。随着剪切过程的进行土体孔隙比是不断变化的,分形维数也随之变化。本文基于分形理论中孔隙数目-尺寸分形模型推导出孔隙比与分形维数之间的函数关系,并基于临界状态理论建立砂类土的抗剪强度与...
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?土体体变行为对非饱和土强度的影响??－３?－??
?东北林业大学硕士学位论文???（３）固结快剪法：一旦土体试样在在垂直压力下完全排水固结稳定，就快度施加??水平剪切力。剪切过程中不允许排水（土体试样规定在３－５ｍｉｎ内损坏）。本试验方法适??用于渗透系数小于ｌ〇－６ｃｍ／Ｓ的细粒土。??＼?＼?＼｜１＼＼＼＾＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?ｙ－ｒ３??ｃ?＝１￣（［—－．．．．．．．—??８??图３－１应变控制式直剪仪结构示意图??１?一垂直变形百分表，２—垂直加压框架，３—推动座，４一剪切盒，５—试样，６－测力计，７—??台板，８—杠杆，９—＆码??直接剪切试验的剪应力计算公式：??ＣＲ?．．??ｒ＝７ｘｌ〇?（３－１）??Ａ??式中，ｒ?剪应力（ｋｐａ）；??Ｃ——测力计的率定系数（Ｎ／Ｏ．Ｏｌｍｍ）；??Ｒ?测力计读书（０．０１ｍｍ）；??＼?试样面积（ｃｍ２）；??１０单位换算系数。??３．１．２试验方案??本文所做室内固结试验和直接剪切试验选用福建厦门ＩＳＯ标准砂（中国ＩＳＯ标准砂??即由厦门艾思欧公司所生产的符合ＩＳ０６７９标准Ｓｉ〇２含量超过９８％的石英质海砂），通??过干密度控制试验土样的初始孔隙比。试验土样的干密度变化范围是由试验土体的最大??干密度及最小干密度确定的。首先将福建标准砂分为０．２５－０．５ｍｍ、０．０７５－０．２５ｍｍ、小于??０．０７５ｍｍ三种不同土体颗粒粒径，对于土体颗粒粒径为０．２５－０．５ｍｍ砂土选用初始干密??度为１．５９ｇ／ｃｍ３；对于土体颗粒粒径为０．０７５－０．２５ｍｍ砂土选用初始干密度为１．５４ｇ／ｃｍ３；??对于土体颗粒粒径为小于０．０７５ｍｍ砂土选用初始干密度为】．４８
图３－２砂浴?
【参考文献】：
期刊论文
[1]黏性土压缩过程临界孔径现象及固有分形特征[J]. 陶高梁,朱学良,胡其志,庄心善,何俊,陈银. 岩土力学. 2019(01)
[2]基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究[J]. 孙秀丽,宋碧颖,刘文化,沈起,姚君. 大连理工大学学报. 2018(02)
[3]基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析[J]. 王月香,石修松,吉锋,顾欢达,丁建文. 水利水运工程学报. 2017(05)
[4]黄河水下三角洲海底粉土微观结构分形特征研究[J]. 焦鹏飞,孙永福,刘晓瑜,宋玉鹏,周其坤,杜星. 海洋科学进展. 2017(04)
[5]软土固结过程中基于分形理论的孔隙微观参数研究[J]. 周晖,吴俊桦. 广东工业大学学报. 2017(04)
[6]基于土壤切片技术的细观孔隙实验研究及其分布规律表征[J]. 陶高梁,柏亮,庄心善,张然. 冰川冻土. 2016(04)
[7]软土卸荷过程孔隙结构演变规律及损伤定量描述[J]. 胡其志,王景霞,陶高梁. 河北科技大学学报. 2014(02)
[8]近60年中国滑坡灾害数据统计与分析[J]. 桑凯. 科技传播. 2013(10)
[9]多孔介质自发渗吸研究进展[J]. 蔡建超,郁伯铭. 力学进展. 2012(06)
[10]表征孔隙孔径分布的岩土体孔隙率模型及其应用[J]. 张季如,陶高梁,黄丽,袁伦. 科学通报. 2010(Z2)
硕士论文
[1]基于分形理论的饱和土壤中土壤—空气换热器温度场的研究[D]. 杨茂林.太原理工大学 2018
[2]砂土细观组构的图像分析[D]. 刘金锋.宁夏大学 2014
[3]鄂东南花岗岩崩岗土壤水分特性及抗剪强度研究[D]. 刘辰明.华中农业大学 2013
本文编号：2979247
【文章来源】：东北林业大学黑龙江省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?土体体变行为对非饱和土强度的影响??－３?－??
?东北林业大学硕士学位论文???（３）固结快剪法：一旦土体试样在在垂直压力下完全排水固结稳定，就快度施加??水平剪切力。剪切过程中不允许排水（土体试样规定在３－５ｍｉｎ内损坏）。本试验方法适??用于渗透系数小于ｌ〇－６ｃｍ／Ｓ的细粒土。??＼?＼?＼｜１＼＼＼＾＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?＼?ｙ－ｒ３??ｃ?＝１￣（［—－．．．．．．．—??８??图３－１应变控制式直剪仪结构示意图??１?一垂直变形百分表，２—垂直加压框架，３—推动座，４一剪切盒，５—试样，６－测力计，７—??台板，８—杠杆，９—＆码??直接剪切试验的剪应力计算公式：??ＣＲ?．．??ｒ＝７ｘｌ〇?（３－１）??Ａ??式中，ｒ?剪应力（ｋｐａ）；??Ｃ——测力计的率定系数（Ｎ／Ｏ．Ｏｌｍｍ）；??Ｒ?测力计读书（０．０１ｍｍ）；??＼?试样面积（ｃｍ２）；??１０单位换算系数。??３．１．２试验方案??本文所做室内固结试验和直接剪切试验选用福建厦门ＩＳＯ标准砂（中国ＩＳＯ标准砂??即由厦门艾思欧公司所生产的符合ＩＳ０６７９标准Ｓｉ〇２含量超过９８％的石英质海砂），通??过干密度控制试验土样的初始孔隙比。试验土样的干密度变化范围是由试验土体的最大??干密度及最小干密度确定的。首先将福建标准砂分为０．２５－０．５ｍｍ、０．０７５－０．２５ｍｍ、小于??０．０７５ｍｍ三种不同土体颗粒粒径，对于土体颗粒粒径为０．２５－０．５ｍｍ砂土选用初始干密??度为１．５９ｇ／ｃｍ３；对于土体颗粒粒径为０．０７５－０．２５ｍｍ砂土选用初始干密度为１．５４ｇ／ｃｍ３；??对于土体颗粒粒径为小于０．０７５ｍｍ砂土选用初始干密度为】．４８
图３－２砂浴?
【参考文献】：
期刊论文
[1]黏性土压缩过程临界孔径现象及固有分形特征[J]. 陶高梁,朱学良,胡其志,庄心善,何俊,陈银. 岩土力学. 2019(01)
[2]基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究[J]. 孙秀丽,宋碧颖,刘文化,沈起,姚君. 大连理工大学学报. 2018(02)
[3]基于SEM图像处理的天然硅藻土分形特征分析[J]. 王月香,石修松,吉锋,顾欢达,丁建文. 水利水运工程学报. 2017(05)
[4]黄河水下三角洲海底粉土微观结构分形特征研究[J]. 焦鹏飞,孙永福,刘晓瑜,宋玉鹏,周其坤,杜星. 海洋科学进展. 2017(04)
[5]软土固结过程中基于分形理论的孔隙微观参数研究[J]. 周晖,吴俊桦. 广东工业大学学报. 2017(04)
[6]基于土壤切片技术的细观孔隙实验研究及其分布规律表征[J]. 陶高梁,柏亮,庄心善,张然. 冰川冻土. 2016(04)
[7]软土卸荷过程孔隙结构演变规律及损伤定量描述[J]. 胡其志,王景霞,陶高梁. 河北科技大学学报. 2014(02)
[8]近60年中国滑坡灾害数据统计与分析[J]. 桑凯. 科技传播. 2013(10)
[9]多孔介质自发渗吸研究进展[J]. 蔡建超,郁伯铭. 力学进展. 2012(06)
[10]表征孔隙孔径分布的岩土体孔隙率模型及其应用[J]. 张季如,陶高梁,黄丽,袁伦. 科学通报. 2010(Z2)
硕士论文
[1]基于分形理论的饱和土壤中土壤—空气换热器温度场的研究[D]. 杨茂林.太原理工大学 2018
[2]砂土细观组构的图像分析[D]. 刘金锋.宁夏大学 2014
[3]鄂东南花岗岩崩岗土壤水分特性及抗剪强度研究[D]. 刘辰明.华中农业大学 2013
本文编号：2979247
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