胶结量对球体颗粒胶结材料力学特性影响的试验研究

发布时间：2020-04-28 19:41

【摘要】：土的结构性主要包括土中颗粒的几何特性和力学特性,这两个方面是土的结构性研究中很重要的两个部分。本文主要采用不同种类的颗粒材料人工胶结试样进行三轴试验,来模拟土的结构性中的胶结方面,以胶结材料在孔隙中的填充率的不同作为不同胶结量的指标,探究了不同胶结量等因素对不同种类颗粒材料人工胶结试样的力学特性的影响。具体工作如下:首先采用不同比例的蜡和膨润工作为胶结材料,直径为3mm的等粒径钢珠和玻璃珠分别作为两种不同的骨架颗粒材料,70%和80%两种孔隙填充率作为控制条件试样,然后进行常规三轴试验。研究了 70%和80%不同孔隙填充率的条件下,孔隙比和含蜡率因素对强度的影响。然后再将强度和强度指标等试验数据与90%孔隙填充率得出的试验结果进行对比,揭示了其中的规律性。此外,在不含骨架颗粒的情况下,使用纯胶结材料试样进行常规三轴试验,将得出的强度和抗剪强度指标的结果与含有骨架颗粒材料的结果进行对比,进而将球体颗粒和胶结材料对试样强度的贡献区分开来。通过以上试验内容,本文主要得到了以下结果:(1)钢珠和玻璃珠人工胶结试样的强度均随着胶结量的增加而增加。在同种条件下,随着围压增加,试样应力应变的峰值强度也会增加。不同胶结量的条件下,含蜡率和孔隙比这两个方面对试样的力学特性也分别有着显著的影响。(2)钢珠和玻璃珠人工胶结试样的粘聚力均是随着胶结量的增加而增加。内摩擦角受含蜡率的影响很大,含蜡率较低时,胶结量越大,内摩擦角越大;含蜡率为100%时,胶结量越小,内摩擦角越大。(3)纯胶结材料所成试样的强度、粘聚力和内摩擦角远小于三种胶结量条件下含有球体颗粒试样的结果,说明了球体颗粒在试样中主要起到了骨架支撑作用,说明这种人工胶结试样试验模拟胶结的正确性。
【图文】：

钢珠,玻璃珠

2 试验材料和研究方案本文主要研究胶结量对不同颗粒材料的力学特性的影响，需要进行一系列试包括：胶结材料在占孔隙体积为 70%和 80%条件下对钢珠试样力学特性的影响料在占孔隙体积为 70%和 80%条件下对玻璃珠试样力学特性的影响；纯胶结材学特性的研究。以下将对试验方案以及将试验所需要用到材料的自身特性进行介2.1 试验材料的基本性质2.1.1 骨架颗粒材料本文的采用钢珠和玻璃珠两种材料作为球形骨架颗粒材料，在试验之前，需珠以及玻璃珠的体积、密度大小，以方便我们的具体试验方案的定量计算。试验统一采用直径 d=3mm 钢珠和玻璃珠，，如图 2-1，所以每一个钢珠或者玻璃珠其定值，根据V球=4/3×π×r3（2.1）得出每一个钢珠或者玻璃珠的体积为 V球=0.014cm3。

膨润土

2 试验材料和研究方案。在我国，膨润土主要分布丘陵地带、山前缓坡以及河谷阶地等区域，和花斑色，结构致密，常呈现为坚硬或者硬塑态。本文所采用的膨润土验测得的初始含水率为 6.02%，土粒比重为 2.7，。在本文不同体积的蜡样制作过程中，膨润土是要先进行在烘箱内 48 小时的烘干操作，因为胀的特性，在无水条件下，本试验所取的土的密度为 1.52 g/cm3。本文中所用的蜡为普通白蜡（图 2-3），因为其熔点在 50-75℃之间，这内很容易达到，所以在准备试验方案时，为了便于计算和控制所需蜡的物理量是蜡的密度。为测量蜡的密度，本文进行了简单的试验，先取一质量为 m蜡=12.97g，在量筒中加入水，其高度读数为 31.00cm，将蜡放针将蜡压入水中，直到水完全没过白蜡，此时高度读数为 44.45cm，通式：ρ m/（ 0 1）计算求得本试验所用蜡的密度为 ρ蜡=0.963g/cm3。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU521

【参考文献】