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不同砂率下粘土在流变状态和固体状态下力学性能影响因素及关系研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 论文研究的背景

1.2 国内外关于土体流变特性研究现状

1.2.1 土体流变性简介

1.2.2 影响土体流变性的主要因素

1.2.3 国内外关于土体流变性试验研究现状

1.3 国内外关于土体固体状态的研究

1.3.1 土体固体状态下的力学性能研究内容

1.3.2 土体在固体状态的力学强度试验研究发展现状

1.4 土体结构状态

1.4.1 黏性土体中颗粒的结构作用

1.4.2 土体的骨架结构状态

1.5 本文研究的目的及内容

1.5.1 本文研究的目的

1.5.2 本文研究的内容

第二章 土体蠕变及无侧限抗压强度试验准备

2.1 试验土体的选择

2.2 土体液塑限的测定

2.3 土体蠕变试验准备

2.3.1 重塑土的制备

2.3.2 试验仪器的选择

2.3.3 剪切蠕变试验加载方式选择

2.3.4 土体的粘度

2.3.5 蠕变试验方案

2.3.6 蠕变试验方法

2.4 土体无侧限抗压强度试验准备

2.4.1 重塑土的制备

2.4.2 试验仪器、加载方式和试验方案

2.5 本章小结

第三章 土体在流变状态下的力学性能试验研究及分析

3.1 试验土体的选取与制备

3.2 剪切蠕变试验结果

3.3 试验土体蠕变特性影响因素

3.3.1 土体材料对蠕变特性的影响

3.3.2 含水率对蠕变特性的影响

3.3.3 应力等级对蠕变特性的影响

3.3.4 加载速率对蠕变特性的影响

3.4 土体材料、含水率与非衰减临界应力的关系

3.5 本章小结

第四章 土体在固体状态下的力学性能试验研究及分析

4.1 试验土体的选取与制备

4.2 无侧限抗压强度的试验结果及分析

4.3 试验土体固体状态的力学特性影响因素

4.3.1 土体材料对无侧限抗压强度的影响

4.3.2 含水率对无侧限抗压强度的影响

4.3.3 土体密实度对无侧限抗压强度的影响

4.4 本章小结

第五章 土体流变—固体状态力学特性关系与机理

5.1 土体的典型力学特,l生:流变状态和固体状态可相互转换

5.2 ODI约束

5.3 颗粒物质的不同力学状态:离散状态、流变状态、固体状态之间的转换

5.3.1 颗粒物质的离散状态

5.3.2 颗粒物质的流变状态

5.3.3 颗粒物质的固体状态

5.4 土体流变状态与固体状态力学性能之间的关系

5.5 基于ODI约束的土体流变—固体状态转化的机理解释

5.6 本章小结

第六章 土体流变—固体性能及影响因素与边坡稳定性的关系

6.1 边坡稳定性的影响因素

6.2 黏粒含量与边坡稳定性的关系

6.3 含水率与边坡稳定性的关系

6.4 密实度与边坡稳定性的关系

6.5 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果

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摘要

目前,对于黏性土到砂性土的一般性土体的流变—固体状态力学特性的研究及其相互关系的研究比较少。本文以高岭土和细砂作为基础材料,并按不同比例配制出黏土到砂土共5种土样,通过试验研究,探究其流变状态和固体状态下的力学特性及其影响因素,基于试验结果明确其在流变状态和固体状态下力学性能相互关系,并结合颗粒物质约束概念,分析其在流变状态和固体状态之间转换的机理,并探究土体流变—固体状态力学特性及其影响因素与边坡稳定性的关系,并基于此提出一些关于提高边坡稳定性的合理化建议。
  本文通过蠕变试验和无侧限抗压强度试验,对五种不同土体在流变状态和固体状态的力学特性及关系进行了研究。并研究了黏粒含量、含水率、加载速率、密实度等影响因素与土体流变—固体力学性能的关系。试验表明:土体在流变状态下的非衰减临界应力和固体状态下的抗压强度,均随土体黏粒含量的增加具有先增大后减小的趋势,当黏粒含量占土体总质量的60%时达到最大。土体在流变状态下的蠕变变形随含水率的增加而增加,非衰减蠕变临界应力随含水率的增加而降低;土体在固体状态下的抗压强度随含水率的增加具有先增大后减小的趋势,各种土体的抗压强度最大值出现在含水率为塑限含水率的60%左右。
  论文基于颗粒物质约束的概念,分析了颗粒物质在离散状态、流变状态、固体状态之间的转换关系的机理。颗粒物质的约束状态的转变决定其力学状态的转变,ODI约束是颗粒物质的一般约束形式,在一定条件下可以转化为固结约束和接触约束,ODI约束的四种约束能力和对应的自由度的变化和组合,形成了颗粒物质由流变状态向离散状态和固体状态的转变。
  基于土体流变—固体性能之间的关系研究,本文分析了黏粒含量和含水率对边坡稳定性的影响。研究表明,黏粒含量为土体总质量的60%时,土体在流变状态和固体状态下抵抗破坏的能力最强,在边坡填土选择上可以考虑黏粒含量60%的土体;砂性土排水性能好,但强度较低,在坡度较小的边坡,砂性土更适合做填筑材料;黏粒含量较高的边坡,排水性能较差,应重点考虑含水率对边坡稳定性的影响。土体含水率越高,在流变—固体状态下的抵抗破坏的能力均有明显下降,且土体的蠕变变形值随含水率增加而增加,蠕变是边坡破坏的重要原因,且伴随边坡失稳的全过程,因此,应尽量降低含水率变化对边坡的危害,对于黏粒含量高的边坡更要注意含水率的变化。

著录项

  • 作者

    王懿祥;

  • 作者单位

    重庆交通大学;

  • 授予单位 重庆交通大学;
  • 学科 力学;工程力学
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 易志坚,赵朝华;
  • 年度 2018
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 土力学;
  • 关键词

    粘土; 力学性能; 流变状态; 固体状态;

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