冻融循环作用下纤维改良粘土物理力学和热学性能研究
发布时间：2021-07-11 05:13
针对季节性冻土区的特殊环境,本文以粘土为研究对象,通过动静三轴试验、导热系数试验和电镜试验研究了经历不同冻融循环次数纤维改良粘土和纤维水泥改良粘土的物理、力学和热力学性能。本文的主要研究内容及创新性成果如下:1.按照规范测定土体基本物理性质。为评价冻融循环次数与改良材料含量对试样高度和含水量的影响,分别对试样高度和含水量变化值进行测量。结果表明:当冻融循环次数不超过5次时,随着冻融循环次数的增加,所有试样的含水量变化很高,但超过5次后,增加变缓;当冻融循环次数超过10次后,纤维改良试样的高度基本保持恒定;聚丙烯纤维水泥改良土的含水量变化值最小。2.为考察改良材料种类和掺和量对改良粘土经历冻融循环后的静力学性质演变规律,本文首先开展了考虑单一纤维（聚丙烯、玄武岩）或聚丙烯纤维与水泥复合改良、纤维含量、冻融循环次数和围压等变量的一系列静三轴试验。结果表明:相较于粘土,纤维的掺入会大幅提高改良粘土未经历冻融循环或多次冻融循环后的强度;随着围压的增大,改良粘土的强度提高幅度要大于粘土;并根据破坏强度及应力-应变关系,讨论了强度指标（内摩擦角与粘聚力）和弹性模量随改良材料及其掺和量的关系。3.为...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２俄罗斯多年冻土分布图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｕｓｓｉａｎ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??
Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｄｅｐｔｈ?ｏｆ?ｓｏｉｌ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｉｎ?Ｒｕｓｓｉａ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??在俄罗斯多年冻土占国土面积６５％，季节性冻土占国土面积的２０％［４］。例如，??跨西伯利亚铁路在运行期间就面临着恶劣气候条件下的霜冻危险。图１－２是俄罗斯??多年冻土分布图。冻土主要分为四种：多年冻土，季节冻土，不连续的冻土，导状??冻土。应该指出的是俄罗斯的全部领土都受到土体冻结的影响。冻土的冻结深度是??决定地下设施设计深度以及交通设施设计的主要因素之一。此外，具有粘性颗粒或??处于水饱和状态的季节性冻土在冻结期间可能导致土体的变形和土颗粒的破坏。??冻融过程的研究包括土的热物理性质研宄［５］。??图１－２俄罗斯多年冻土分布图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｕｓｓｉａｎ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??４??
图１－３中国多年冻土分布图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｈｉｎａ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??中国是一个冻土大国。中国冻结作用灾害分布概况如图１－３所示。在中国，多??年冻土约有２１５万平方公里，超过总面积的２０％，主要分布在青藏高原、高海拔地??区以及东北地区。另外，中国有将近一半以上的地区处于季冻区中，主要分布在西??北、东北、华北等北方地区，在这些地区，暴露在环境中的路基每年都要至少经历??一次冻融循环，强烈的冻结过程会破坏土颗粒之间的黏结作用，造成路基填料强度??大幅降低，并且由于冻土路基温度的变化，会导致路基内部的温度场、水分场等发??生不可逆的改变，造成冬季路面的鼓起，由于大多数的土都是非均质性的，这将导??致冬季路面的极大的不均匀冻胀。冻土中含有各式各样的冰，比如小的土颗粒包裹??体、透镜体以及体积较大的冰隔离层和沉积冰
【参考文献】：
期刊论文
[1]扫描电镜能谱仪谱峰鉴别方法[J]. 孙秋香,宋庆军,卢慧粉,李丹丹. 理化检验(物理分册). 2018(10)
[2]基于Image-Pro Plus的土壤颗粒微形态定量化研究[J]. 徐祥明,王海兰,覃灵华. 江苏农业科学. 2018(01)
[3]玄武岩纤维加筋黏土三轴试验研究[J]. 高磊,胡国辉,陈永辉,胡艳杰,龚云皓. 岩土工程学报. 2017(S1)
[4]土热传导系数及模型的研究现状和展望[J]. 张楠,夏胜全,侯新宇,王照宇. 岩土力学. 2016(06)
[5]玄武岩纤维加筋黏土的剪切强度特性[J]. 高磊,胡国辉,杨晨,相超,傅钧义,徐楠. 岩土工程学报. 2016(S1)
[6]纤维含量与固化时间对水泥粘土强度的影响分析[J]. 王滨生,薛正坤,赵宏伟,王晓光. 四川水泥. 2016(03)
[7]Characterization of frozen soil-cement mixture for berm construction in cold regions[J]. HaoLin Yu,XinLei Na,ZhaoHui Joey Yang. Sciences in Cold and Arid Regions. 2015(04)
[8]木质素改良粉土热学与力学特性相关性试验研究[J]. 张涛,刘松玉,蔡国军,李军海,接道波. 岩土工程学报. 2015(10)
[9]改性黄土的冻融特性[J]. 吕擎峰,李晓媛,赵彦旭,王生新. 中南大学学报(自然科学版). 2014(03)
[10]冻融作用下水泥及石灰改良土静力特性研究[J]. 王天亮,刘建坤,田亚护. 岩土力学. 2011(01)
本文编号：3277408
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２俄罗斯多年冻土分布图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｕｓｓｉａｎ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??
Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｄｅｐｔｈ?ｏｆ?ｓｏｉｌ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｉｎ?Ｒｕｓｓｉａ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??在俄罗斯多年冻土占国土面积６５％，季节性冻土占国土面积的２０％［４］。例如，??跨西伯利亚铁路在运行期间就面临着恶劣气候条件下的霜冻危险。图１－２是俄罗斯??多年冻土分布图。冻土主要分为四种：多年冻土，季节冻土，不连续的冻土，导状??冻土。应该指出的是俄罗斯的全部领土都受到土体冻结的影响。冻土的冻结深度是??决定地下设施设计深度以及交通设施设计的主要因素之一。此外，具有粘性颗粒或??处于水饱和状态的季节性冻土在冻结期间可能导致土体的变形和土颗粒的破坏。??冻融过程的研究包括土的热物理性质研宄［５］。??图１－２俄罗斯多年冻土分布图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒｕｓｓｉａｎ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??４??
图１－３中国多年冻土分布图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｈｉｎａ?ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｍａｐ??中国是一个冻土大国。中国冻结作用灾害分布概况如图１－３所示。在中国，多??年冻土约有２１５万平方公里，超过总面积的２０％，主要分布在青藏高原、高海拔地??区以及东北地区。另外，中国有将近一半以上的地区处于季冻区中，主要分布在西??北、东北、华北等北方地区，在这些地区，暴露在环境中的路基每年都要至少经历??一次冻融循环，强烈的冻结过程会破坏土颗粒之间的黏结作用，造成路基填料强度??大幅降低，并且由于冻土路基温度的变化，会导致路基内部的温度场、水分场等发??生不可逆的改变，造成冬季路面的鼓起，由于大多数的土都是非均质性的，这将导??致冬季路面的极大的不均匀冻胀。冻土中含有各式各样的冰，比如小的土颗粒包裹??体、透镜体以及体积较大的冰隔离层和沉积冰
【参考文献】：
期刊论文
[1]扫描电镜能谱仪谱峰鉴别方法[J]. 孙秋香,宋庆军,卢慧粉,李丹丹. 理化检验(物理分册). 2018(10)
[2]基于Image-Pro Plus的土壤颗粒微形态定量化研究[J]. 徐祥明,王海兰,覃灵华. 江苏农业科学. 2018(01)
[3]玄武岩纤维加筋黏土三轴试验研究[J]. 高磊,胡国辉,陈永辉,胡艳杰,龚云皓. 岩土工程学报. 2017(S1)
[4]土热传导系数及模型的研究现状和展望[J]. 张楠,夏胜全,侯新宇,王照宇. 岩土力学. 2016(06)
[5]玄武岩纤维加筋黏土的剪切强度特性[J]. 高磊,胡国辉,杨晨,相超,傅钧义,徐楠. 岩土工程学报. 2016(S1)
[6]纤维含量与固化时间对水泥粘土强度的影响分析[J]. 王滨生,薛正坤,赵宏伟,王晓光. 四川水泥. 2016(03)
[7]Characterization of frozen soil-cement mixture for berm construction in cold regions[J]. HaoLin Yu,XinLei Na,ZhaoHui Joey Yang. Sciences in Cold and Arid Regions. 2015(04)
[8]木质素改良粉土热学与力学特性相关性试验研究[J]. 张涛,刘松玉,蔡国军,李军海,接道波. 岩土工程学报. 2015(10)
[9]改性黄土的冻融特性[J]. 吕擎峰,李晓媛,赵彦旭,王生新. 中南大学学报(自然科学版). 2014(03)
[10]冻融作用下水泥及石灰改良土静力特性研究[J]. 王天亮,刘建坤,田亚护. 岩土力学. 2011(01)
本文编号：3277408
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3277408.html
