基于改性亲水性聚氨酯的砒砂岩固结体冻融循环特性研究及其性能优化
发布时间：2023-06-08 22:50
砒砂岩的地区是我国水土流失之最,其岩性脆弱,严重影响到了该地区边坡的稳定性,同时该地区的气候条件恶劣,入冬季节昼夜温差大且冬季冰雪覆盖,属于季节性冻土区。采用改性亲水性聚氨酯(W-OH)对松散易碎的砒砂岩进行稳定性处理,是一种省时经济又环保的水土保持方案。然而,面对砒砂岩地区恶劣的气候环境,提高W-OH材料的冻融循环能力是实际工程应用中应当考虑的问题。基于砒砂岩地区的气温特点,对不同浓度W-OH和砒砂岩混合制作的WOH/砒砂岩固结体进行不同次数的冻融循环,并测量其无侧限抗压强度和弹性模量,并基于自行搭建的超景深显微镜试验平台原位观测了样品细观形貌发展,以探索其冻融循环破坏机理。结果表明W-OH/砒砂岩固结体的抗压强度和弹性模量均随冻融循环次数的增加而降低,低浓度的W-OH/砒砂岩固结体强度下降快,W-OH浓度越高强度下降越慢,因此高浓度的W-OH/砒砂岩固结体拥有更好的抗冻融循环能力;冻融破坏和水蚀作用使得粘结在砒砂岩颗粒上的WOH胶结体的脱粘和破裂,最终导致了W-OH/砒砂岩固结体的冻胀破坏。引入复合型乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和引气剂对W-OH材料进行改性,优化W-OH/砒砂岩固结...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究意义及工程背景
1.2 砒砂岩研究现状
1.2.1 砒砂岩的理化性质
1.2.2 砒砂岩区治理现状
1.3 土的固化材料研究现状
1.3.1 土壤固化材料国外研究现状
1.3.2 土壤固化材料国内研究现状
1.3.3 聚氨酯类土壤固化剂研究现状
1.4 岩土冻融循环研究现状
1.4.1 土壤的冻胀变形
1.4.2 冻融循环对岩土力学性能的影响
1.4.3 冻融循环后的微观特性
1.5 研究内容及创新点
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 本文创新点
第2章 冻融循环后W-OH/砒砂岩固结体抗压特性分析
2.1 W-OH固结体的无侧限抗压试验研究
2.1.1 试验土样和W-OH材料
2.1.2 试样尺寸及制备
2.1.3 冻融循环的实验方法
2.1.4 无侧限抗压试验方法
2.2 W-OH/砒砂岩固结体冻融破坏后的无侧限抗压性能结果分析
2.2.1 W-OH/砒砂岩固结体无侧限抗压应力应变曲线
2.2.2 冻融循环次数及W-OH浓度对无侧限抗压强度的影响
2.2.3 弹性模量的变化分析
2.3 小结
第3章 W-OH/砒砂岩固结体冻融损伤机理研究
3.1 W-OH/砒砂岩固结体宏观破坏形态
3.2 超景深原位观测试验概况
3.2.1 试验土样和试样制备
3.2.2 超景深显微镜
3.2.3 原位观测的方法
3.3 实验结果分析
3.3.1 原位观测试验结果
3.3.2 图像二值化处理及固结体表面孔隙的变化
3.4 W-OH/砒砂岩固结体水蚀环境下冻融破坏分析
3.5 小结
第4章 W-OH/砒砂岩抗冻融循环性能优化
4.1 工程意义
4.2 改性后W-OH/砒砂岩固结体无侧限抗压实验
4.2.1 试验方法
4.2.2 复合型EVA和引气剂的浓度选择
4.3 改性后的W-OH/砒砂岩固结体无侧限抗压强度特性
4.3.1 复合型EVA改性W-OH材料
4.3.2 引气剂改性W-OH材料
4.4 添加剂的增强机理
4.4.1 加入添加剂前后的微观结构
4.4.2 FTIR官能团检测
4.5 小结
第5章 W-OH/砒砂岩固结体的冻融本构模型
5.1 基本原理
5.1.1 损伤力学研究现状
5.1.2 应变等价原理
5.2 荷载作用下冻融循环破坏损伤变量
5.2.1 W-OH/砒砂岩固结体冻融损伤定义
5.2.2 荷载作用下冻融循环损伤变量
5.2.3 本构方程的参数确定
5.3 本构模型的验证
5.4 小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表的学术论文
本文编号：3832650
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
1.1 研究意义及工程背景
1.2 砒砂岩研究现状
1.2.1 砒砂岩的理化性质
1.2.2 砒砂岩区治理现状
1.3 土的固化材料研究现状
1.3.1 土壤固化材料国外研究现状
1.3.2 土壤固化材料国内研究现状
1.3.3 聚氨酯类土壤固化剂研究现状
1.4 岩土冻融循环研究现状
1.4.1 土壤的冻胀变形
1.4.2 冻融循环对岩土力学性能的影响
1.4.3 冻融循环后的微观特性
1.5 研究内容及创新点
1.5.1 主要研究内容
1.5.2 本文创新点
第2章 冻融循环后W-OH/砒砂岩固结体抗压特性分析
2.1 W-OH固结体的无侧限抗压试验研究
2.1.1 试验土样和W-OH材料
2.1.2 试样尺寸及制备
2.1.3 冻融循环的实验方法
2.1.4 无侧限抗压试验方法
2.2 W-OH/砒砂岩固结体冻融破坏后的无侧限抗压性能结果分析
2.2.1 W-OH/砒砂岩固结体无侧限抗压应力应变曲线
2.2.2 冻融循环次数及W-OH浓度对无侧限抗压强度的影响
2.2.3 弹性模量的变化分析
2.3 小结
第3章 W-OH/砒砂岩固结体冻融损伤机理研究
3.1 W-OH/砒砂岩固结体宏观破坏形态
3.2 超景深原位观测试验概况
3.2.1 试验土样和试样制备
3.2.2 超景深显微镜
3.2.3 原位观测的方法
3.3 实验结果分析
3.3.1 原位观测试验结果
3.3.2 图像二值化处理及固结体表面孔隙的变化
3.4 W-OH/砒砂岩固结体水蚀环境下冻融破坏分析
3.5 小结
第4章 W-OH/砒砂岩抗冻融循环性能优化
4.1 工程意义
4.2 改性后W-OH/砒砂岩固结体无侧限抗压实验
4.2.1 试验方法
4.2.2 复合型EVA和引气剂的浓度选择
4.3 改性后的W-OH/砒砂岩固结体无侧限抗压强度特性
4.3.1 复合型EVA改性W-OH材料
4.3.2 引气剂改性W-OH材料
4.4 添加剂的增强机理
4.4.1 加入添加剂前后的微观结构
4.4.2 FTIR官能团检测
4.5 小结
第5章 W-OH/砒砂岩固结体的冻融本构模型
5.1 基本原理
5.1.1 损伤力学研究现状
5.1.2 应变等价原理
5.2 荷载作用下冻融循环破坏损伤变量
5.2.1 W-OH/砒砂岩固结体冻融损伤定义
5.2.2 荷载作用下冻融循环损伤变量
5.2.3 本构方程的参数确定
5.3 本构模型的验证
5.4 小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
研究生期间发表的学术论文
本文编号：3832650
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