粉煤灰—硅胶—黄土混料的物理力学特征及其工程应用分析

发布时间：2017-10-17 09:35

  本文关键词：粉煤灰—硅胶—黄土混料的物理力学特征及其工程应用分析

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【摘要】：粉煤灰是燃煤电厂排放的固体废弃物,不仅占用大量土地资源,而且严重污染环境。因此,开展粉煤灰资源化综合利用研究,具有重要的社会意义和工程实际价值。关于粉煤灰资源化综合利用问题,前人曾开展过很多研究工作,但受到利用途径及利用量等因素所限,仍有大量的粉煤灰未得到有效利用而被大量堆放。本文以粉煤灰、黄土及硅胶为对象,按不同配比条件制作试样,通过土工试验,测定其物理力学参数,并在总结其物理力学特性的基础上,分析研究其用作地基处理挤密桩的可能性,同时基于工程实例,通过数值模拟计算,分析其工程应用效果。论文主要取得以下成果:1、酒钢电厂粉煤灰化学组分中,Si O2+Al2O3+Fe2O3+Ca O含量之和大于80%,且烧失量较低,仅为4.54%,因而是一种品质较好的建筑材料。根据其颗粒大小及颗粒组成,可等同于砂质粉土;从颗粒级配来看,属于接近级配良好的一类,因此其工程性能相对较好。2、击实试验表明,在黄土中加入适量粉煤灰,不但可以提高混料整体密度,而且处于最大干密度时的用水量也会大大降低。3、无侧限抗压强度试验表明,粉煤灰黄土硅胶混料不同配比下,试样的抗压强度随龄期的增加呈增大趋势,当龄期超过28d,其强度仍有不断增大的趋势;在28d龄期下,粉煤灰:黄土=1:3时,试样的抗压强度为0.93MPa,在此配比下,如果掺入硅胶20%后,试样的抗压强度会增大至4.24MPa。因此,在粉煤灰黄土混料中掺入硅胶,试样的抗压强度会明显提高,这种特性对于缩短工期具有重要的意义。4、直剪试验表明,粉煤灰黄土硅胶混料不同配比下,养护龄期越长,试样的抗剪强度越大;粉煤灰黄土不同配比下,试样的粘聚力随硅胶掺入量的增加呈先增大后减小,内摩擦角随硅胶掺入量的增加呈先减小后增大的趋势;28d龄期下,粉煤灰:黄土=1:3时,试样的粘聚力为57.3k Pa,内摩擦角为32.2°。而在此配比下掺入硅胶20%时,试样的抗剪强度明显提升,粘聚力增大到324.5k Pa,内摩擦角为22.4°。5、固结压缩试验表明,在28d龄期下,粉煤灰:黄土=1:3,试样的固结压缩量为2.0mm,而在此配比下掺入硅胶20%时,试样的固结压缩量仅有1.40mm;其28d龄期下的抗压回弹模量达到425MPa,是常用二灰土材料的1.2倍,具有良好的工程特性;根据室内试验测试结果,确定粉煤灰黄土配比为1:3,硅胶掺入量为20%时,是该类混料的最佳配比,其物理力学性能最好。6、取粉煤灰黄土配比为1:3,硅胶掺入量为20%时试样的物理力学参数,作为粉煤灰黄土硅胶混料挤密桩桩体材料参数,并基于工程实例,取试样测试参数计算单桩承载力,进而求得复合地基承载力为272.5k Pa,其结果满足并优于设计要求的250k Pa;利用Plaxis有限元数值模拟分析粉煤灰黄土硅胶混料挤密桩对黄土地基的加固效果,加固区土体应力明显减小,处理后地基沉降量仅为44.90mm,较设计要求的70mm沉降量降低了35%。
【关键词】：粉煤灰 硅胶 最佳配比 挤密桩 Plaxis数值模拟
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 选题背景与研究意义10-11
• 1.2 国内外粉煤灰工程应用现状11-13
• 1.2.1 国外粉煤灰工程应用现状11-12
• 1.2.2 国内粉煤灰工程应用现状12-13
• 1.3 粉煤灰在地基处理中的应用现状及存在的问题13-15
• 1.4 研究内容及技术路线15-17
• 1.4.1 研究内容15-16
• 1.4.2 技术路线16-17
• 第二章 粉煤灰黄土硅胶混合材料物理力学性能试验17-46
• 2.1 试验材料17-28
• 2.1.1 粉煤灰17-23
• 2.1.2 黄土23-25
• 2.1.3 硅胶25-27
• 2.1.4 粉煤灰黄土硅胶混合材料强度机理分析27-28
• 2.2 实验方案28-29
• 2.3 试样的力学性能测试及试验结果分析29-44
• 2.3.1 击实试验29-30
• 2.3.2 无侧限抗压强度试验30-34
• 2.3.3 直剪试验34-39
• 2.3.4 固结试验39-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第三章 粉煤灰黄土硅胶混合材料挤密桩46-57
• 3.1 挤密桩的挤密原理46
• 3.2 粉煤灰黄土硅胶混合材料挤密桩的优点分析46-47
• 3.3 粉煤灰黄土硅胶混合材料挤密桩强度机理分析47-48
• 3.3.1 成桩后的加固作用47
• 3.3.2 桩间土的加固作用47-48
• 3.3.3 褥垫层的加固作用48
• 3.4 粉煤灰黄土硅胶混合材料挤密桩的设计与施工48-57
• 3.4.1 设计原则48-52
• 3.4.2 基于工程实例的挤密桩设计计算52-55
• 3.4.3 挤密桩的影响因素及施工55-57
• 第四章 粉煤灰黄土硅胶挤密桩加固黄土地基有限元分析57-72
• 4.1 有限元分析方法简介57-59
• 4.2 粉煤灰黄土硅胶混合材料挤密桩处理地基数值模拟59-66
• 4.2.1 计算模型的建立59-62
• 4.2.2 计算参数的选取62-63
• 4.2.3 数值模拟计算结果及分析63-66
• 4.3 几种地基处理方案数值模拟对比分析66-72
• 第五章 结论与展望72-75
• 5.1 结论72-73
• 5.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间取得的研究成果79-80
• 附件80-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1048091