干湿循环对石灰处治膨胀土动力特性影响试验研究

摘要

为研究干湿循环效应对石灰处治膨胀土强度特性的影响规律，本文以经石灰处治过后的南宁弱膨胀土为研究对象，通过一系列室内物理力学性质试验获取该膨胀土改性前后的物理力学性质指标，对三轴试样进行干湿循环试验，最后借助GDS动三轴仪对处治土开展静力三轴剪切以及振动三轴试验，主要研究内容如下:
　　1.对掺灰比6％的石灰处治膨胀土开展一系列室内物理力学土工试验，试验结果表明:石灰处治土相比原膨胀土，比重降低，液限降低，塑限升高，塑性指数明显降低，最大干密度降低，最优含水率升高，由改性前的低液限黏土变性为低液限粉土，土样由高压缩性土变成了中低压缩性土，自由膨胀率、线缩率和胀缩总率等指标相较于处治之前有明显的降低，抑制了原膨胀土的胀缩性，改性后的膨胀土己属于非膨胀土范畴，抗剪强度指标也得到显著提升。
　　2.对完成养护的三轴剪切试样进行干湿循环试验，对干湿循环的破坏效应进行了分析，认为干湿循环效应引起土体反复胀缩，导致土体内部裂隙的发育，降低了土颗粒间的连接程度，从而使处治土的结构性遭到破坏，且破坏程度随干湿循环的次数增加而增大。
　　3.对完成0～5次幅度干湿循环且养护好的试样分组进行固结不排水三轴试验，试验表明干湿循环对处治土的影响宏观上表现为抗剪强度的不断衰减，第1次、第2次干湿循环后粘聚力衰减幅度较大，第3次循环后衰减幅度减小并趋于稳定，而内摩擦角仅在第1次干湿循环后有较大衰减，总体而言变化幅度相当小，对抗剪强度的影响很小。
　　4.针对处治土的动变形特性，研究了0～5次干湿循环效应下的骨干曲线（σ～εd曲线）、动弹模量与动应变关系曲线（Ed～εd曲线、1/Ed～εd曲线）、阻尼比与动应变关系曲线（λ～εd曲线）的变化规律，研究了固结压力、固结比、动荷载频率等因素在干湿循环效应下对处治土骨干曲线、动弹性模量和阻尼比等的影响，得到了不同因素影响下的骨干曲线本构关系模型、动弹性模量衰减模型。根据等效线性模型（Hardin-Denevich模型）提出的等效阻尼比公式，计算得到全应变范围内的阻尼比λ，根据试验结果确定最大阻尼比λmax;根据该模型提出的双曲线型动应力动应变关系，拟合计算得到最大动弹模量Edmax。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 石灰处治膨胀土的研究现状

1．2．2 膨胀土干湿循环效应研究现状

1．2．3 膨胀土的动力特性研究现状

1．3 本文的主要研究工作及技术路线

1．3．1 主要研究工作

1．3．2 技术路线

第二章 试验参数的确定和室内基本物理力学试验

2．1 试验原料的选取

2．1．1 膨胀土取样

2．1．2 石灰的选取

2．2 试验基本参数的确定

2．2．1 处治土掺灰比的确定

2．2．2 处治土闷料时间的确定

2．2．3 室内试验土样压实度和含水率的确定

2．3 室内物理力学试验

2．3．1 配土和物理力学试验试样制备

2．3．2 物理性质试验

2．3．4 胀缩性试验

2．4 物理力学试验成果整理

2．5 本章小结

第三章 干湿循环效应下石灰处治膨胀土的强度研究

3．1 概述

3．2 三轴试样的制备和养护

3．3 干湿循环试验

3．3．1 干湿循环效应的破坏分析

3．4 试验仪器介绍

3．4．1 DYNTTS基本构架

3．4．2 DYNTTS主要技术指标

3．5 三轴实验方案

3．6 试验结果及分析

3．6．1 试验数据处理

3．6．2 三轴试验结果

3．6．3 试验结果分析

3．7 本章小结

第四章 干湿循环效应下石灰处治膨胀土的动力特性研究

4．1 概述

4．2 动三轴试验原理

4．3 动三轴试验基本理论

4．3．1 滞回曲线和骨干曲线

4．3．2 动弹性模量和阻尼比

4．3．3 土动本构模型—等效线性模型(Hardin-Drnevich模型)

4．4 试验方案

4．5 千湿循环效应下石灰土动力响应特征分析

4．5．1 骨干曲线(动应力～应变关系曲线)变化规律

4．5．2 动弹模量变化规律

4．5．3 阻尼比变化规律

4．6 骨干曲线、动弹模量和阻尼比影响因素分析

4．6．1 围压的影响

4．6．2 固结比的影响

4．6．3 振动频率的影响

4．6．4 最大动弹模量

4．6．5 最大阻尼比

4．7 本章小结

第五章 主要结论与展望

5．1 主要结论

5．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间参与的科研项目