宁波淤泥质土固化研究及微观定量研究

摘要

宁波地区淤泥质土具有天然含水量高，孔隙比大，承渗透性差，抗剪强度低，灵敏度高和有机质含量高的工程特点，需要对其进行固化处理。考虑到废物利用以及原材料的运输和经济性，将具有良好化学活性的矿渣和粉煤灰加入到固化剂中。土的含水量和有机质含量对固化土的固化强度发展起重要的影响作用，有必要对其进行研究。固化土的微观结构的研究能够更好地将固化土的微观性质与宏观力学性质联系起来。为此，本文主要开展如下工作:
　　1.以宁波淤泥质土作为固化对象，分析宁波土的工程特性，以水泥、矿渣、粉煤灰和三乙醇胺的掺入比作为四个影响因子，以固化土无侧限抗压强度作为响应值，将响应面法引入固化材料配比的优化研究，得出各影响因子与响应值间的回归模型，并深入分析各影响因子对响应值的作用，并最终确定复合添加剂NB15的配方。
　　2.研究土体有机质含量和含水量对固化土的影响。将土体初始有机质含量、初始含水量和NB15的掺量作为三个影响因子，得出各影响因子与响应值间的回归模型，并深入分析土有机质含量、初始含水量、NB15掺入比对固化土无侧限抗压强度的交互作用规律，并从固化机理上对所得结论进行剖析。根据所得的固化土无侧限抗压强度量化模型，给工程实际提供参考依据。最后通过对比试验，分析NB15的经济适用性。
　　3.以固化剂NB15掺入量为10％固化宁波淤泥质土得到的固化土作为研究对象，对20组不同龄期的固化土进行SEM图像扫描，并通过IPP软件进行微观分析，建立起土体三维孔隙率的计算模型，分析影响因素作用后作出合理的选择，并验证计算模型的合理性。
　　4.对制备的土样进行室内土工试验，获取其宏观物理指标;通过微观分析和三维孔隙率计算模型计算得到一系列指标，土工试验的指标与之相等时，对应的计算截面即为土体的截面，对应的土颗粒面积即为土体的接触面积。通过此法我们可以算的土体的平均接触面积。通过影响因素的分析，采取合理的选择减小误差。
　　5.微观定量研究的目的是要与宏观力学性质相连接。通过计算模型得到的平均接触面积率，利用ORIGIN软件进行拟合，研究其与宏观孔隙率之间的关系，得出最后的结果。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 本文研究的背景、目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 土固化剂研究现状

1．2．2 土的微观结构研究现状

1．3 目前存在的问题

1．3．1 土固化剂研究

1．3．2 土的微观定量研究

1．4 本文的主要工作

1．4．1 宁波淤泥质图土固化剂研究

1．4．1 固化土微观定量研究

第二章 宁波淤泥质的固化对策分析

2．1 引言

2．2 含水量对软土的固化影响

2．2．1 土中水的存在形式

2．2．2 土含水量指标及其影响

2．3 有机质含量对软土的固化影响

2．3．1 土体中有机质的特性

2．3．2 腐殖酸对土体固化的影响

2．4 固化材料的选取

2．4．1 水泥

2．4．2 矿渣

2．4．3 粉煤灰

2．4．4 三乙醇胺

2．5 实验优化设计方法的对比

2．5．1 析因设计

2．5．1 正交分析

2．5．1 均匀分析

2．5．1 响应面分析

2．6 本章小结

第三章 基于响应面法固化优化研究

3．1 引言

3．2 试验材料

3．2．1 土样

3．2．2 固化材料

3．3 试验方法

3．3．1 试样制备及养护

3．3．2 无侧限抗压强度试验

3．3．3 单掺试验

3．3．4 响应面法

3．4 14D龄期试验研究及分析

3．4．1 试验设计

3．4．2 试验结果与分析

3．4．3 响应面交互作用分析

3．5 28D龄期试验研究及分析

3．5．1 试验结果与分析

3．5．2 响应面交互作用分析

3．5．3 掺量对固化土强度的影响

3．6 本章小结

第四章 初始含水量和有机质含量对固化土的影响分析

4．1 引言

4．2 试验方案

4．2．1 试验材料

4．2．2 试样制备及养护

4．2．3 试验设计

4．3 试验结果

4．3．1 试验结果与分析

4．3．2 单因素分析

4．3．2 响应面交互作用分析

4．4 经济性分析

4．5 本章小结

第五章 基于固化土的微观结构孔隙率定量研究

5．1 引言

5．2 试验设备及材料

5．2．1 设备

5．2．2 试验材料

5．2．3 试样的制备

5．3 固化土微观孔隙率研究

5．3．1 固化土三维孔隙率计算原理及模型

5．3．2 三维计算模型适用性分析

5．3．3 固化士微观孔隙率的定量分析

5．3．4 三维孔隙率的影响因素分析

5．4 本章小结

第六章 基于固化土微观结构的平均接触面积率定量研究

6．1 引言

6．2 土微观接触面积微观定性评价

6．3 土微观平均接触面积率研究

6．3．1 固化土微观平均接触面积率的定义

6．3．2 固化土微观平均接触面积率的统计分析

6．3．3 平均接触面积事与孔隙事的关系

6．4 平均接触面积率统计影响因素分析

6．4．1 不同阈值步距的影响

6．4．4 选区像素大小的影响

6．5 本章小结

第七章 固化土RCA与n之间的关系研究

7．1 引言

7．2 试验会绍

7．2．1 试验材料及特性

7．2．2 电镜试验方案

7．3 理论与试验分析

7．3．1 理论分析

7．3．1 试验分析

7．4 考虑结合水膜的影响作用

7．4．1 结合水膜

7．4．2 考虑结合水膜分析

7．5 本章小结

第八章 结论与展望

8．1 主要研究成果及结论

8．2 进一步研究工作的展望

参考文献

作者简介

攻读博士期间发表(或录用)的论文