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赋存环境变化对海积软土结构强度影响的试验研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 结构性土的宏观力学性质研究

1.2.2 土的微细观结构研究

1.3 本文主要研究工作及技术路线

1.3.1 主要研究工作

1.3.2 技术路线

第二章 试验方法

2.1 试验用海积软土与海水的基本性质

2.1.1 试验用海积软土的基本性质

2.1.2 试验用海水的主要化学成分

2.2 赋存环境变化要素的模拟及试验土样的制备

2.2.1 赋存环境变化要素的模拟

2.2.2 试验土样的制备

2.3 海积软土化学成分的测定

2.3.1 测试样品准备

2.3.2 测试方法介绍

2.3.3 测试操作流程

第三章 赋存环境变化对海积软土物理力学性质的影响

3.1 赋存环境变化对海积软土沉降变形的影响

3.1.1 试验过程

3.1.2 试验结果与描述

3.1.3 分析与结论

3.2 赋存环境变化对海积软土化学组分的影响

3.2.1 试验过程

3.2.2 试验结果与描述

3.2.3 分析与结论

3.3 赋存环境变化对海积软土渗透性的影响

3.3.1 试验过程

3.3.2 试验结果与描述

3.3.3 分析与结论

3.4 赋存环境变化对海积软土固结压缩特性的影响

3.4.1 试验过程

3.4.2 试验结果与描述

3.4.3 分析与结论

3.5 赋存环境变化对海积软土抗剪强度的影响

3.5.1 试验过程

3.5.2 快剪试验结果与描述

3.5.3 固结快剪试验结果与描述

3.5.4 分析与结论

3.6 本章小结

第四章 海积软土结构强度随赋存环境变化的研究

4.1 引言

4.2 不同赋存环境下海积软土的前期固结压力

4.2.1 不同赋存环境下海积软土的压缩特性

4.2.2 人工制备样前期固结压力的确定

4.3 不同赋存环境下海积软土的结构强度及其损伤规律

4.4 不同赋存环境下海积软土结构性强弱的比较

4.4.1 海积软土的结构稳定系数

4.4.2 海积软土的结构破损系数

4.5 不同赋存环境下海积软土压密类型的判定

4.6 不同赋存环境下海积软土结构强度成因分析

4.7 本章小结

第五章 赋存环境变化对海积软土孔隙特征的影响

5.1 试样的干燥

5.1.1 试样的制备

5.1.2 不同干燥方法的比较

5.1.3 冻干法试验过程

5.2 压汞试验

5.2.1 试验基本原理

5.2.2 试验步骤

5.3 不同赋存环境下海积软土的孔隙特征

5.3.1 进汞曲线

5.3.2 孔隙分布曲线

5.3.3 孔隙分形特征

5.3.4 孔隙分形维数与结构强度的回归分析

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 主要结论

6.2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间参与的科研项目

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摘要

为了研究海积软土结构强度随赋存环境变化的规律,本文在广西防城港填海区域取海积软土,采用机制模拟技术对填海造陆过程中海积软土赋存环境的变化情况进行模拟,使赋存环境变化要素“印记”在人工制备样上面。对获取的人工制备样品进行常规的物理力学试验,分析赋存环境变化对海积软土物理力学性质的影响;通过室内结构性力学试验得到赋存环境变化下海积软土的结构强度;采用冻干法制备样品进行压汞试验,分析研究赋存环境变化下海积软土的孔隙特征;最后,探讨了赋存环境变化下海积软土的结构强度与孔隙分维数之间的关系,从宏观力学行为和孔隙结构特征两个方面比较全面地研究了海积软土结构强度随赋存环境变化的规律。
  本文主要研究内容及成果如下:
  1、运用本课题组研制的“浸泡—加载”联动装置,对海积软土进行为期五十天的浸泡试验,使环境要素“印记”在上面。通过制样过程中对海积软土的轴向位移监测,发现海积软土的沉降变形随着赋存环境的变化而发生改变。
  2、对获取的人工制备样进行化学组分测定试验、渗透试验和直接剪切试验,可以得出:浸泡液中Ca2+浓度的改变会对浸泡液和海积软土之间化学组分(如Ca2+和Mg2+)的交换产生影响;随着浸泡液中Ca2+浓度的增大,海积软土的渗透系数相应减小;随着浸泡液中Ca2+浓度的提高,海积软土的抗剪强度指标c值和ψ值均发生不同程度的增大。
  3、通过对人工制备样和重塑样进行结构性力学试验(单向固结压缩试验),可以得出:随着浸泡液中Ca2+浓度的增大,海积软土的结构强度也逐渐变大,并且高浓度Ca2+浸泡液环境下海积软土的结构强度增幅较低浓度Ca2+浸泡液环境下要大。
  4、通过压汞试验对人工制备样的孔隙特征进行研究,分析了不同赋存环境下海积软土的孔隙大小及其分布特征,探讨了海积软土的结构强度与孔隙分形维数之间的关系,从微细观结构方面对海积软土结构强度的形成机理有了初步认识。

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