粗粒土—钢界面往复剪切特性与强度弱化机理

发布时间：2020-05-23 18:45

【摘要】：长江上游河段坡陡流急、水位变幅大,地形、地质条件复杂,针对上述问题,大直径钢护筒嵌岩桩基础能满足深水码头建设需要,已在长江上游深水码头建设中推广使用。施工工艺决定了钢护筒嵌入基岩的深度很有限,但必须穿过全部地基土体,钢护筒与地基土体就会形成钢-土界面;嵌岩桩在使用过程中长期受到船舶撞击力、系缆力等循环荷载的作用,使钢-土界面发生往复剪切,钢-土界面的力学特性对大直径钢护筒嵌岩桩的承载性状必然产生影响,因此,本文选取重庆地区大量用作回填土料的泥岩为材料进行室内试验并结合离散元软件(Particle Flow Code.PFC),研究了钢与土界面往复剪切的力学特性,具体研究内容和研究成果如如下:(1)将ZJ型直剪仪改进为能够满足粗粒土-钢界面往复剪切系统,主要增加了驱动器,法向、切向位移测量万用表,行程开关,将剪切下盒替换为一定粗糙度的钢板等。结果表明,该系统能够得到较为可靠的试验数据。(2)分别揭示了初始法向应力、界面粗糙度以及试样含水率对钢-土界面往复剪切特性的影响。利用改进的试验仪器,研究了各因素下试样剪切应力应变关系、法向位移、界面抗剪强度以及试样c、?的变化规律。根据试验结果分析,粗粒土-钢界面往复剪切强度衰减主要是因为接触面附近颗粒重分布以及颗粒破碎引起的。(3)基于离散元原理,通过PFC~(2D)建立了岩石试样单轴压缩模拟系统。对PFC内置的线性粘结接触模型细观参数进行了敏感性分析。利用不同细观参数对宏观力学特性影响的差异性,获取了泥岩的细观参数,通过与单轴压缩室内试验结果对比发现模拟效果良好。(4)通过标定获取的细观参数,根据室内试验颗粒级配利用PFC~(2D)生成了可破碎的粗粒土颗粒并建立了钢-土界面往复剪切模拟试验系统。利用该模拟系统,研究了初始法向应力、界面粗糙度、剪切振幅、剪切频率对试样剪切带、应力分布、颗粒能量以及界面附近孔隙率的影响规律,对往复剪切作用下,接触面附近颗粒剪切特性有了进一步了解。
【图文】：

泥岩,颗粒,破碎机,碎石

重庆交通大学硕士学位论文平均值 11.797 5.820 2.600 2.475 0.2922.3 试验土料的制备试验所用泥岩颗粒由取自重庆港果园码头二期工程建设区的完整的弱风化泥岩破碎而成。首先对大块的弱风化泥岩进行人工破碎，即通过人力将大块完整的原岩破碎成小于 110mm 的碎石，人工破碎后的泥岩碎石见图 2-1；然后将人工破碎后的碎石通过 EP-3B 颚式破碎机进行破碎，，该破碎机的进料粒度小于 110mm，出料粒度在 3~40mm，使用破碎机进行颗粒破碎快速方便，经破碎机破碎后的泥岩颗粒见图 2-2。

破碎机,泥岩,颗粒,碎石

重庆交通大学硕士学位论文平均值 11.797 5.820 2.600 2.475 0.2922.3 试验土料的制备试验所用泥岩颗粒由取自重庆港果园码头二期工程建设区的完整的弱风化泥岩破碎而成。首先对大块的弱风化泥岩进行人工破碎，即通过人力将大块完整的原岩破碎成小于 110mm 的碎石，人工破碎后的泥岩碎石见图 2-1；然后将人工破碎后的碎石通过 EP-3B 颚式破碎机进行破碎，该破碎机的进料粒度小于 110mm，出料粒度在 3~40mm，使用破碎机进行颗粒破碎快速方便，经破碎机破碎后的泥岩颗粒见图 2-2。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U655.54

【参考文献】