砒砂岩与砂复配土的静动力力学特性研究

摘要

截至目前，众多研究指出了砒砂岩作为建筑材料与筑坝材料的可行性。但关于砒砂岩的研究多集中于对其物理特性、静力力学特性的探索，有关砒砂岩与砂复配土的动力力学特性研究较少。研究砒砂岩与砂复配土的静动力力学特性，对于解决实际工程需求具有重要意义。以毛乌素地区典型的红褐色砒砂岩为研究对象，研究砒砂岩与砂复配土静动力本构关系，以及复配土动模量与阻尼比变化规律。 通过控制不同的初始条件，开展室内渗透试验、压缩试验、直剪试验、三轴剪切试验等，分析质量配比、含水率、干密度等初始条件对于砒砂岩与砂复配土静动力力学指标的影响，研究了砒砂岩与砂复配土渗透规律、压缩特性及剪切特征，揭示了砒砂岩与砂复配土的静力本构特征。 按照一定的质量配比、干密度、含水率制备了砒砂岩与福建标准砂复配土的三轴试样，利用GDS土动三轴仪开展室内固结不排水动三轴试验。探索了复配土试样在半正弦循环动荷载作用下的动力特性，分析了砒砂岩与砂复配土试样在发生较大动应变时的应力应变特征，发现了砒砂岩与砂复配土的动应力应变曲线变化符合硬化型破坏趋势，拟合了不同初始条件下复配土动应力应变本构关系参数。 依据动三轴试验成果，分析了循环动荷载作用下砒砂岩与砂的质量比对复配土动应力应变特性的影响，以及不同初始条件对复配土达到较大破坏应变时动强度值的影响，指出了砒砂岩与砂复配土的最优质量比；整理了复配土动剪切模量与阻尼比随动剪应变变化的关系曲线，建立了复配土的动剪切模量——动剪应变模型，以及阻尼比——动剪应变对数型经验公式。

目录

声明

1绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3国内外研究现状

1.3.1砒砂岩的物理力学性质研究

1.3.2砒砂岩与砂复配土物理力学特性研究现状

1.3.3 论文研究在陕北地区农业上的应用情况

1.4本文研究的主要内容及技术路线

1.4.1研究的主要内容

1.4.2本文研究的技术路线

2试验材料及内容

2.1 试验材料

2.2试验仪器

2.3 试验内容

3 砒砂岩与砂复配土的静力力学特性研究

3.1不同质量比复配土的界限含水率

3.1.1界限含水率的测定

3.1.2界限含水率试验成果

3.2不同质量配比复配土的渗透特性

3.2.1复配土渗透试验条件

3.2.2试验过程中的问题

3.2.3复配土渗透特性变化规律

3.2.4试验结果与分析

3.3复配土的压缩特性

3.3.1压缩试验研究目的

3.3.2试验的控制条件

3.3.3压缩试验的主要步骤

3.3.4压缩特性试验规律

3.3.5试验结果与分析

3.4不同初始条件复配土的直剪试验研究

3.4.1试验控制的初始条件

3.4.2直剪试验主要步骤

3.4.3复配土的剪切强度指标计算

3.4.4.不同初始条件对复配土抗剪强度特性的影响

3.5复配土的三轴压缩试验

3.5.1试验控制条件

3.5.2三轴试验主要步骤

3.5.3三轴试验各项指标计算

3.5.4三轴试验结果与绘图分析

3.6本章小结

4复配土的动力变形特性研究

4.1概述

4.2试验原理、仪器及方法

4.3试样制备

4.3.1试样相关指标选取

4.3.2试验土样来源

4.3.3试样制备及试验步骤

4.4复配土动应力动应变关系分析

4.4.1质量比对复配土应力应变关系的影响

4.4.2含水率对其动应力应变关系的影响

4.4.3干密度对复配土动应力应变关系的影响

4.5本章小结

5 砒砂岩与砂复配土的动模量与阻尼比变化特性

5.1复配土动模量变化规律研究

5.2复配土动剪切模量变化规律研究

5.2.1 干密度对复配土动剪切模量影响

5.2.2含水率对动剪切模量的影响

5.3动剪切模量与动剪应变的本构关系

5.4复配土的阻尼比变化规律研究

5.4.1含水率对复配土的阻尼比的影响

5.4.2干密度对复配土的阻尼比影响

5.5阻尼比随动剪应变变化的本构关系

5.6本章小结

6结论与展望

6.1主要工作成果

6.2 展望

致谢

参考文献

研究成果