季节性冻土区砂堤土冻融特性及强度研究

发布时间：2020-10-19 16:32

　　 季节性冻土区堤防工程受气候影响较大,堤防土体在经历冻融作用后其力学性质发生改变,形成冻胀融沉现象,在外荷载的作用下易被破坏严重影响堤防整体安全。研究土体的冻融特性及冻融后的力学性质对堤防工程的建设十分重要,具有避免堤防破坏发生提高堤防安全性等实际意义。本文选取的是黑龙江干流堤防八岔段进行研究,通过室内物理模型试验研究堤防砂土冻融过程中的温度场、水分场及应力场变化,对经历一定方式冻融后砂土的强度及其指标进行研究,并对堤防整体进行计算机拟合分析,研究堤防在温度及自身结构作用下的温度场、应力场分布,综合分析堤防的安全性。分析表明,土体的含水率和冻结温度对温度场及水分场变化影响较大,土体在冻结过程中形成冻胀力。土体的含水率、冻结温度及冻融循环次数均对土体的强度及指标变化有不同影响,含水率小强度大,冻结温度低强度大,冻融循环次数多强度小,粘聚力随含水率增加而增加,随冻结温度降低而减小,随冻融循环次数增加而减小,内摩擦角随含水率增加而减小,随冻结温度降低而增加,随冻融循环次数增加而减小。ANSYS拟合分析中,堤防上部处于负温状态,顶部及底部应力较大,堤防发生横向及竖向位移,位移量较小能够满足安全性要求。
【学位单位】：黑龙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TV871
【部分图文】：

技术路线图

第二章 砂堤土冻融特性分析及试验研究2.1 砂堤土的基本性质土是由固液气三相组成，三相的性质、含量以及分布的不同都会形成不同性质的土体。固相颗粒自身组成的不同、粒径大小的不同也会形成有不同物理力学行为的土体，液相和气相的分布则影响土体的孔隙分布情况，从而影响土体的总体颗粒分布。土体的物理力学性质是研究土体其他工程性质的基础，对工程施工起到主要的指导作用，为研究土体在冻融过程中冻融特性以及强度指标等性质，需先测出土体的基本物理力学性质。试验土体取自黑龙江省同江市抚远县八岔赫哲族乡黑龙江干流堤防，所取土体为细颗粒砂性土，图 2-1 为现场取样。为保证所取土样具有代表性，取样时挖开表层土，取表层下方约 50cm 深处土体。土体运回实验室后进行自然风干处理并对其进行常温下基本物理力学性质试验，其中包括含水率试验、密度试验、液塑限试验、颗粒分析试验和击实试验。

当含水率在 8%-17%之间增加时，沉入深度在 9mm 左右变化，此时含水率对沉入深度影响较小。由于土样是以细颗粒为主的砂土，当含水率增加到 20%以上，试验过程中出现泌水现象，此时的沉入深度已经不是实际沉入深度，不具有代表性。运用轻型击实仪得出击实曲线如图 2-2，知八岔砂土的最大干密度为 1.81g/cm3，最优含水率为 10.68%。表 2-1 八岔试样液塑限试验数据Table 2-1 Test data of liquid plastic limit of Bacha specimen试样编号 1 2 3 4 5含水率 ω（%） 8.4 11.9 14.7 17.0 23.0沉入深度（mm） 8.9 9.6 8.7 8.5 16.5
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本文编号：2847445