黄土泥浆脱水固结过程物理性质研究
发布时间：2020-10-26 12:21
本文以延安市志丹县顺宁镇任坪村保娃沟流域的土料为研究对象，配制3个土水比（1.5、2.0和2.5）泥浆，模拟坝体泥浆不同深度处的受力（0kpa和90kpa）情况下，测定泥浆在脱水固结过程中的渗透系数、抗剪强度特性和固结特性等指标，研究分析黄土泥浆脱水固结过程物理性质变化规律，为坝体的稳定性分析提供理论基础，同时丰富和发展水坠坝理论。 本研究取得的主要结论有： （1）泥浆渗透试验结果表明，泥浆的渗透性较低；不同土水比泥浆的渗透系数均随着泥浆脱水固结时间的延长呈现减小趋势，且土水比为1.5的泥浆，其渗透系数减小幅度最大；随着土水比的增大，泥浆渗透系数减小；加荷载可明显减小泥浆渗透系数。 （2）泥浆抗剪强度试验结果表明，不同土水比泥浆，其剪切力和剪切变形关系曲线均无明显峰值，且随着泥浆含水率的减小，泥浆剪切破坏时对应的剪应力增加；泥浆抗剪强度随着含水率的增大而减小，且含水率对黏聚力的影响要比对内摩擦角的影响大；无荷载泥浆，在剪切位移为2mm之前剪切力增加迅速，加荷载泥浆，剪切位移为3mm之前剪切力增加迅速；无荷载泥浆，在含水率一定条件下，土水比为2.0的泥浆其抗剪强度最大，而有荷载泥浆其土水比为2.5的泥浆其抗剪强度最大；无荷载泥浆的抗剪强度主要受含水率的影响，土水比次之；加荷载泥浆的抗剪强度只受含水率的影响。 （3）泥浆固结特性试验结果表明，不同土水比泥浆其孔隙比e随着lgp的增大而减小，不同含水率泥浆下，其孔隙比e与垂直压力p、lgp呈现二次函数关系，且相关性显著；不同土水比泥浆随着垂直压力的增大，其压缩系数呈减小趋势，压缩模量呈增大趋势；在压力为0.025~0.05Mpa时，泥浆的压缩系数迅速减小，压缩模量迅速增大，当压力大于0.05Mpa时，泥浆的压缩系数减小缓慢，压缩模量增大也缓慢；在土水比、含水率一定情况下，无荷载泥浆的压缩指数均大于加荷载泥浆的压缩指数，当土水比为2.5时，其压缩指数最小，泥浆体的变形相对较小，并逐渐趋于稳定。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S157.6
【部分图文】：
tanf （1-3式中：f —试样的抗剪强度，kPa； —剪切破坏面上的法向应力，kPa； —内摩擦角，°。之后库伦对黏性土进行了大量试验，并根据试验结果，提出了更适用的抗剪强度达函数，即：tanf c（1-4）式中：c—黏聚力，kPa；其余同上。从库伦试验可以表明，土料密实、颗粒大、粗糙、级配良好，其内摩擦角较大，料的抗剪强度也就越大，c 反映了土颗粒之间的联结力。土的抗剪强度与法向应力关间图 1-1。
莫尔（Mohr）提出材料剪切破坏，认为任何一个平面上的剪相等时，该点就会发生剪切破坏，同时他也提出，破坏面上的抗应力 的函数，即： f( )f ，库伦定律可以看做是摩尔强度理论的一个特例。在这种情况下一条直线，即： f( )f c tg
性指数 IP≥17.0 等三个条件时，土料属于重粉质壤土；当土料满足＜0.005mm 的土粒量∈[15，20]，液限 WL∈[26，42]，塑性指数 IP∈[7，17]等三个条件时，土料属于中质壤土。综合统计分析后可知，志丹土属于中粉质壤土。土料的最大干密度dmaxρ为 1.70 g.cm-3，对应的最优含水率0p 为 16.84%。土料渗透系数介于 3.47×10-5~4.91×10-5cm/s 之间。土料的粘聚力 C 为 3.82kPa，因受土层深度影响，不同深度的土料其受到的上部重力不一样，因此其内摩擦角 φ 有差异。2.2.2 泥浆试验方案设计2.2.2.1 试验装置原理（1）加荷载装置原理根据以往的研究成果（张慎强等 2008，2009），在坝体中间假设竖直放置一根径相同的管子，在管子的一定高度范围内的泥浆，起和周围泥浆在竖向和横向上性质乎相近，以此来模拟在坝体修筑过程中，填筑泥浆逐层增加这一情况（图 2-3）。室内浆物理性质试验模型即是在这个理论基础上进行设计。在独立的直径为 8 cm 管子内填泥浆，采取在泥浆上表面施加荷载的方式，模拟实际筑坝过程中一定深度处泥浆所的压力，从而研究坝体一定深度处泥浆脱水固结过程中物理性质变化规律。
【参考文献】
本文编号：2856993
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S157.6
【部分图文】：
tanf （1-3式中：f —试样的抗剪强度，kPa； —剪切破坏面上的法向应力，kPa； —内摩擦角，°。之后库伦对黏性土进行了大量试验，并根据试验结果，提出了更适用的抗剪强度达函数，即：tanf c（1-4）式中：c—黏聚力，kPa；其余同上。从库伦试验可以表明，土料密实、颗粒大、粗糙、级配良好，其内摩擦角较大，料的抗剪强度也就越大，c 反映了土颗粒之间的联结力。土的抗剪强度与法向应力关间图 1-1。
莫尔（Mohr）提出材料剪切破坏，认为任何一个平面上的剪相等时，该点就会发生剪切破坏，同时他也提出，破坏面上的抗应力 的函数，即： f( )f ，库伦定律可以看做是摩尔强度理论的一个特例。在这种情况下一条直线，即： f( )f c tg
性指数 IP≥17.0 等三个条件时，土料属于重粉质壤土；当土料满足＜0.005mm 的土粒量∈[15，20]，液限 WL∈[26，42]，塑性指数 IP∈[7，17]等三个条件时，土料属于中质壤土。综合统计分析后可知，志丹土属于中粉质壤土。土料的最大干密度dmaxρ为 1.70 g.cm-3，对应的最优含水率0p 为 16.84%。土料渗透系数介于 3.47×10-5~4.91×10-5cm/s 之间。土料的粘聚力 C 为 3.82kPa，因受土层深度影响，不同深度的土料其受到的上部重力不一样，因此其内摩擦角 φ 有差异。2.2.2 泥浆试验方案设计2.2.2.1 试验装置原理（1）加荷载装置原理根据以往的研究成果（张慎强等 2008，2009），在坝体中间假设竖直放置一根径相同的管子，在管子的一定高度范围内的泥浆，起和周围泥浆在竖向和横向上性质乎相近，以此来模拟在坝体修筑过程中，填筑泥浆逐层增加这一情况（图 2-3）。室内浆物理性质试验模型即是在这个理论基础上进行设计。在独立的直径为 8 cm 管子内填泥浆，采取在泥浆上表面施加荷载的方式，模拟实际筑坝过程中一定深度处泥浆所的压力，从而研究坝体一定深度处泥浆脱水固结过程中物理性质变化规律。
【参考文献】
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本文编号：2856993
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