不同温度条件下宁波软粘土固结和强度特性研究

摘要

温度对粘性土力学特性的影响研究成为当前岩土工程领域的一个重要课题，在核废料处置、地下结构防护、能源贮存等方面具有良好的研究背景。本文在总结了国内外相关领域研究现状的基础上，以宁波地区典型软粘土为研究对象，通过自行设计改装的温控动/静三轴试验系统对试验土样在不同的温度荷载和周围压力作用下的固结特性、变形特性及强度特性进行了研究。主要内容包括：
　　（1）按照常规土力学试验方法对本文所用土样的含水率、液塑限等基本物理性质指标进行测定，并详细介绍了试样的制样方法。
　　（2）通过将常规动/静三轴试验系统与温控装置相结合，设计改装出温控动/静三轴试验系统。该试验系统实现了对试验温度控制的要求，可以用来进行不同荷载—温度路径下的饱和土体固结、静力及动力特性试验。压力室内温度可控制在10℃~100℃之间，围压范围为0～3MPa。试验时可根据需要对试样施加不同的温度和围压。
　　（3）对宁波软粘土进行了不同温度荷载和围压下的热固结试验，并对试验进行了理论分析，将试验结果和理论结果进行了对比和验证，结果表明：温度主要影响土中水的粘滞性系数，进而使其渗透系数增大；温度越高，固结越快，在相同条件、相同时段内，土体的固结度也越高，且温差越大，固结度差值越大；不同温度下的固结度差值随时间的增大呈现出先快速增大至极值，再逐渐减小至零的现象，可见温度效应主要体现在热排水固结过程的初期，而且温差越大，影响效果越明显。
　　（4）对试验土样在4个不同温度荷载（T=30℃、T=45℃、T=60℃、T=80℃）和3个不同周围压力（σ3=50kPa、σ3=100kPa、σ3=200kPa）作用下开展了不排水三轴剪切试验，通过对试验数据进行整理、分析，讨论了不同温度荷载和周围压力对软粘土变形特性和强度特性的影响。
　　（5）基于温控三轴试验的结果，确定了不同温度条件下试验土样的邓肯-张模型参数，在此基础上，应用新提出的归一化因子对宁波软粘土在不同温度条件下的应力-应变关系进行归一化分析，提出了相应的归一化方程。并应用该归一化方程对试验结果进行模拟，发现所得到的归一化方程能较好地预测试验曲线。

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1绪论

1.1背景与意义

1.2国内外研究现状综述

1.3 本文主要研究内容和创新点

2温控三轴试验系统研制

2.1引言

2.2国内外研制现状及分析

2.3温控试验系统

2.4本章小结

3宁波软粘土热固结特性试验研究

3.1引言

3.2试验土样基本物理性质测定

3.3试验研究

3.4孔隙水压力变化分析

3.5体应变变化分析

3.6热固结方程的建立与求解

3.7本章小结

4宁波软粘土强度和变形特性温度效应研究

4.1引言

4.2温控三轴剪切试验

4.3试验结果分析

4.4本章小结

5不同温度下宁波软粘土应力-应变关系归一化研究

5.1引言

5.2邓肯-张模型介绍

5.3不同温度下宁波软粘土邓肯-张模型参数

5.4不同温度下软粘土应力-应变关系归一化研究

5.5本章小结

6结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

在 学 研 究 成 果

致谢