复杂应力路径下杭州软粘土微观特性试验研究

摘要

软粘土应力路径复杂，其工程性质表现出各向异性。用原状土研究原生各向异性和次生各向异性的共同作用，用去除了原生各向异性的重塑土研究次生各向异性的作用。在宏观力学试验后，用空心圆柱样制作微观结构观测面，经过电镜扫描，对SEM图片进行PCAS分析，得到观测面孔隙的基本几何尺寸参数，对几何参数数据处理后得到分形参数。
　　对杭州原状软粘土及其重塑土进行宏观力学试验和微观结构观测分析，得到结论有:
　　(1)对可能影响试验结果的因素如对比度、亮度以及PCAS分析过程中的阈值进行了误差分析，结果表明这三个因素对观测面孔隙的一些基本参数有一定的影响，但是对孔隙的分形参数的影响有限。
　　(2)原状土定向剪切试验发现:主应力方向的变化对原状粘土的各向异性没有明显影响;而中主应力系数的变化对原状粘土的各向异性有比较显著的影响。原状软粘土水平方向的压缩性最高，竖直方向压缩性最低。
　　(3)原状土主应力轴旋转试验发现:主应力轴偏转角和中主应力系数对各参数的影响没有显示出明显的规律;大多数参数在剪应力q=35kPa时得到极值，说明在该剪应力值附近孔隙的特性变化的趋势发生了变化。
　　(4)重塑软粘土定向剪切试验发现:主应力轴旋转角对重塑粘土的强度变化影响也不大，中主应力系数b对重塑粘土强度的影响需要广义剪应变达到一定数值后才能显现。
　　(5)重塑土竖直面孔隙比水平面表现为更强的定向性，而原状土孔隙的定向排列程度竖直面和水平面之间没有明显差异;重塑土竖直面的孔隙平均面积小于水平面，而原状上竖直面孔隙平均面积大于水平面;重塑土和原状土的孔隙面积分布均表现为:竖直面和水平面之间无明显大小关系。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及目的

1．2 研究历史与现状

1．3 本文研究内容及思路

第二章 软粘土微观结构观测试验及误差分析

2．1 引言

2．2 微观结构观测试验的试验设备

2．2．1 空心圆柱仪HCA

2．2．2 冷冻真空干燥仪

2．2．3 SEM扫描电子显徽铳

2．2．4 PCAS分析系统

2．3 试验方案

2．3．1 原状土定向剪切试验方案

2．3．2 原状土主应力轴旋转试验方案

2．3．3 重塑土定向剪切试验方案

2．4 试验过程

2．4．1 制作观测面

2．4．2 SEM扫描

2．4．3 PCAS分析

2．5 微观结构分析所选用的参数

2．5．1 反映孔隙排列定向性变化的参数

2．5．2 反映孔隙形态变化的参数

2．5．3 反映孔隙尺寸变化的参数

2．5．4 反映孔隙分布情况的参数

2．6 误差分析

2．6．1 亮度和对比度对试验结果的误差分析

2．6．2 (厌)度阈值取值对试验结果的误差分析

2．6．3 本节小结

2．7 本章小结

第三章 原状软粘土的微观结构观测与分析

3．1 引言

3．2 原状软粘土定向剪切微观结构观测结果

3．2．1 水平面微观结构各参数变化情况

3．2．2 切向切面微观结构各参数变化情况

3．2．3 径向切面微观结构各参数变化情况

3．2．4 原状软粘土定向剪切试样各向异性数据汇总

3．3 原状软粘土主应力轴旋转微观结构观测结果

3．3．1 主应力轴偏转角对各向异性的影响

3．3．2 中主应力系数b值变化对各向异性的影响

3．3．3 剪应力变化对各向异性的影响

3．3．4 原状软粘土主应力轴旋转试验试样各向异性数据汇总

3．4 本章小结

第四章 重塑软粘土的微观结构观测与分析

4．1 引言

4．2 重塑软粘土定向剪切试验微观结构观测结果

4．2．1 b=0条件下主应力轴偏转角变化对各向异性的影响

4．2．2 b=0．5条件下主应力轴偏转角变化对各向异性的影响

4．2．3 重塑软粘土定向剪切试样各向异性数据汇总

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献