腐蚀—应力—温度耦合作用下水泥土渗透特性的试验研究

发布时间：2017-05-27 00:07

  本文关键词：腐蚀—应力—温度耦合作用下水泥土渗透特性的试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水泥土作为一种高抗渗材料,其具有良好的抗渗性能、抗冻性和一定的强度,并被广泛应用于防渗墙、基坑防渗工程、防渗止水帷幕、坡体或路基加固等工程中。在我国沿海地区多数地下水泥土工程中水泥土直接与海水环境接触,使水泥土的强度和渗透性能都受到影响甚至破坏失效。由于海水的腐蚀效应不仅要重视水泥土的使用安全性,还要重视水泥土在施工制作时,海水的掺入对水泥土的影响。由于实际工程中水泥土体都涉及处于三向受力状态的应力与流体的耦合作用,因此研究三轴应力状态下海水环境对水泥土的力学性能和渗透性能的影响,为防渗工程水泥土的耐久性、抗渗性的设计及应用提供了技术参数和指导,具有重大的工程意义。本文在总结了国内外关于腐蚀环境对水泥土材料的强度、渗透性能的影响的基础上,通过进行室内模拟试验研究,总结分析了清水环境和海水环境下应力、水泥掺量及温度对水泥土的力学性能和渗透性能的影响。主要研究工作有:首先,设定三种水泥掺量分别为12%、16%、20%,并分别用清水和海水搅拌水泥土,共制作42组126个试件,将试件分别放置于清水和海水中养护至相同的龄期90天待用;其次,对不同水泥掺量的水泥土试件进行三轴压缩试验和渗透试验,得到相应的力学性能和渗透性能参数;最后,根据试验数据,处理并分析清水环和境海水环境下水泥掺量、应力及温度对水泥土的剪切强度、内摩擦角、黏聚力和渗透系数的影响及变化规律。得到了不同环境下水泥土渗透系数的回归曲线。研究成果表明,水泥土三轴压缩应力-应变曲线总体呈现软化型,随着围压的增加或水泥掺量的减小试件破坏时的延性特征越显著;随着水泥掺量增加,水泥土的粘聚力和内摩擦角均有所增大;随着温度的增加,水泥土渗透系数逐步增大;海水对水泥土有腐蚀作用,海水环境下水泥土的强度、粘聚力和内摩擦角均逐步降低,而渗透系数逐步增大;清水或海水环境下,在渗流—应力场中,水泥土渗透系数先减小而后逐步增大,呈现U型变化趋势。
【关键词】：腐蚀效应 水泥掺量 渗透系数 内摩擦角 粘聚力
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU411.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 水泥土概况10-12
• 1.1.1 水泥土的原材料10
• 1.1.2 水泥土的应用情况10-12
• 1.1.3 环境腐蚀下的水泥土12
• 1.2 水泥土国内外的研究现状12-18
• 1.2.1 水泥土的配合比12-13
• 1.2.2 水泥土的强度13-15
• 1.2.3 水泥土的渗透性15-16
• 1.2.4 腐蚀性环境对水泥土的影响16-18
• 1.3 本课题的研究意义18-19
• 1.4 课题研究的主要内容19-20
• 第2章试验概况20-29
• 2.1 概述20
• 2.2 试验材料20-21
• 2.2.1 水泥20
• 2.2.2 黏土20-21
• 2.2.3 海水素21
• 2.3 渗透试验原理及试验仪器设备21-24
• 2.3.1 变形测量系统22-23
• 2.3.2 温控系统23
• 2.3.3 采集控制系统23-24
• 2.4 试验方案24-26
• 2.4.1 土的含水率25
• 2.4.2 水泥土的环境设计25-26
• 2.5 试件制作及养护26-27
• 2.5.1 水泥土的搅拌26-27
• 2.5.2 试件的成型27
• 2.5.3 试件的拆模及养护27
• 2.6 本章小结27-29
• 第3章 水泥土力学性能的三轴压缩试验研究29-46
• 3.1 概述29
• 3.2 水泥掺量对水泥土剪切强度的影响29-30
• 3.3 围压对水土剪切强度的影响30-31
• 3.4 水泥掺量对水泥土应力—应变曲线的影响31-35
• 3.5 围压对水泥土应力—应变曲线的影响35-38
• 3.6 海水对水泥土应力—应变曲线的影响38-40
• 3.7 海水对水泥土粘聚力与内摩擦角的影响40-44
• 3.8 本章小结44-46
• 第4章 水泥土渗透性能的三轴压缩试验研究46-66
• 4.1 概述46
• 4.2 水泥土渗透试验方法46-47
• 4.3 渗透试验原理47-48
• 4.3.1 土的渗透性47-48
• 4.3.2 渗透试验原理48
• 4.4 常温下水泥土渗透试验研究48-56
• 4.4.1 水泥土试验研究步骤48
• 4.4.2 水泥掺量对水泥土渗透系数影响48-50
• 4.4.3 围压对水泥土渗透系数影响50-51
• 4.4.4 海水对水泥土渗透系数的影响51-53
• 4.4.5 渗透系数随体应变变化规律53-56
• 4.5 温度变化对水泥土渗透系数影响试验研究56-59
• 4.5.1 清水环境下温度变化对水泥土渗透系数的影响57
• 4.5.2 海水环境下温度变化对水泥土渗透系数的影响57-58
• 4.5.3 不同环境下温度变化对渗透系数的影响58-59
• 4.6 水泥土渗透系数的回归模型59-64
• 4.6.1 清水环境下渗透系数的模型59-61
• 4.6.2 海水环境下渗透系数的模型61-63
• 4.6.3 温度变化时渗透系数的模型63-64
• 4.7 本章小节64-66
• 第5章 结论与展望66-68
• 5.1 结论66
• 5.2 展望66-68
• 参考文献68-71
• 在学研究的成果71-72
• 致谢72

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本文编号：398406