冻结过程中土的物理力学参数变化分析

摘要

土是自然界中一种物理力学性质极其复杂的复合材料。土中水分的相变导致了土体的物理力学性质与相变前的力学性质产生较大差异。冻土包含不同粒径的土颗粒、液态水、冰、有机物质及少量气体等多种物质，不同物质含量的多少、存在的状态、参与的种类的多少等都会使土的物理力学性质在不同的条件下发生较大的变化。在经历冻结过程之后，土中的不同物质成分也将发生变化或移动，尤其是液态水的转移和固态水（冰）的形成。为了充分地了解土在冻结过程中物理力学性质的变化规律，本文基于理论计算与分析和室内试验对土在相变前后的物理力学性质进行进一步的研究，为冻土的物理力学参数研究给予可靠的参考。通过研究得出如下结论：
　　（1）基于冻结过程水份迁移、理想材料的弹塑性理论和空间对称作用力下的厚壁筒计算理论，本文得出了基于低围压条件下的修正莫尔库仑定律的冻土抗剪强度表达式。
　　（2）冻结过程中，粉质粘土与泥岩试样的内部水分变化量基本随着温度的降低、干密度和含水率的增加而增大，导致试样的材料性质变化加剧。试样材料变化的显著程度基本随温度的降低、干密度增大、含水率的增加而逐渐增大。
　　（3）试样材料性质的改变从本质上决定了土的力学参数的变化。粉质粘土与泥岩的粘聚力随温度的降低、干密度的增加呈正相关关系。当温度较高时，两者粘聚力随含水率的增加而减小；随着温度的继续降低，粘聚力随含水率的增加而增加。但内摩擦角与温度、干密度和含水率整体上变化复杂，基本无规律。
　　（4）冻结过程中，土样中水分变化制约着土样材料性质的变化，最终表现出试件力学参数的变化，讨论了土的抗剪强度包线和力学指标间的影响关系。

目录

1绪论

1.1选题的意义

1.2国内外研究现状

1.3研究的内容及技术路线

2冻土力学模型的构建

2.1 冻土力学模型的研究现状

2.2 冻土抗剪强度模型的构建理论基础与推导

2.3本章小结

3实验准备

3.1实验用土的基本物理参数测定

3.2实验仪器介绍

3.3试件的制备

3.4冻结过程土中水份变化实验

3.5冻结过程土的抗剪强度指标变化实验

3.6本章小结

4冻结过程土样的水分变化分析

4.1冻结过程温度对土样内部水分变化影响分析

4.2冻结过程干密度对土样内部水分变化影响分析

4.3冻结过程含水率对土样内部水分的变化影响分析

4.4本章小结

5冻结过程各因素对土的力学参数的影响分析

5.1干密度对土的力学参数的影响分析

5.2含水率对土的力学参数的影响分析

5.3温度对土的力学参数的影响分析

5.4本章小结

6冻结过程各参数对冻土抗剪强度模型的影响分析

6.1冻土力学性质的影响因素分析

6.2冻结过程相关参数与冻土抗剪强度的关系分析

6.3本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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