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关键词： 煤矸石   流动性   力学性能   收缩性能   正交设计   数学回归方程  

摘要： 煤矸石是煤矿生产过程中采煤、洗煤时排放的工业废渣。目前我国煤矸石累计堆存量已达50多亿吨,占用了大量的土地,同时,煤矸石自然过程中不断排放有害气体,严重污染环境。而利用煤矸石生产混凝土制品,替代混凝土中部分碎石,可以大量减少建筑行业对天然集料的的使用,具有较高的经济效益和社会效益。本课题以煤矸石作为粗集料,替代部分碎石制备掺煤矸石混凝土,系统研究煤矸石掺量、粉煤灰取代率、水胶比、减水剂掺量等因素对掺煤矸石混凝土流动性、力学性能和收缩性能的影响规律。研究结果表明:随着煤矸石掺量的增加,混凝土流动性和力学性能明显下降。混凝土收缩是先增大后减小;随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的流动性、力学性能和收缩性能均得到了明显的改善。而粉煤灰对力学性能和收缩性能的影响主要发生在后期;随着水胶比的增大,混凝土的流动性增加,力学性能下降,而水胶比越小,混凝土的收缩越大;随着减水剂掺量的增加,混凝土的流动性和力学性能逐渐增加,而大掺量减水剂对混凝土的早期收缩有有很好的抑制作用,但是对后期收缩影响不利,故减水剂的掺量要控制在合理范围之内;运用正交分析和线性回归分析,得出混凝土力学性能的最佳配合比为粉煤灰掺量为20%、水胶比为0.38、煤矸石掺量为30%,其中水胶比是影响混凝土强度的主要因素,煤矸石掺量次之,粉煤灰取代率影响最小,线性回归方程为Y=99.65889+0.01728X1-124.25X2-0.01897X3。混凝土收缩性能的最佳配合比为粉煤灰掺量为35%、水胶比为0.44、煤矸石掺量为55%、减水剂掺量为1.5%,其中水胶比是影响混凝土收缩应变的主要因素,粉煤灰取代率次之,煤矸石掺量第三,减水剂掺量影响小,线性回归方程为Y=738.20178-0.29528X1-1067.95X2+0.000978X3-0.18912X4。

ISBN: (纸本)9787114125324

关键词： 土力学   粉砂土   冻融循环   屈服面   莫尔–库仑准则  

摘要： 为研究冻融循环对青藏粉砂土屈服及强度特性的影响,进行环境冷却温度-5℃、室温下融化,不同冻融循环次数及围压下的饱和粉砂土的固结排水三轴剪切试验。结果表明:粉砂土在整个剪切过程中呈现出剪缩的特性,且其应力–应变关系为应变硬化型,冻融循环未改变粉砂土的应力–应变及体变型式。未冻融粉砂土的体积屈服面和剪切屈服面可分别用椭圆型曲线和过原点的线性函数进行描述。冻融循环未改变粉砂土屈服面的形状,且冻融粉砂的体积屈服函数及剪切函数与塑性应变和冻融循环次数的关系可用相应的幂函数形式进行表示。其抗剪强度随着法向应力的增大而增大,随着冻融循环次数呈现出先降低后升高的趋势。冻融循环后,粉砂的黏聚力由4.82 k Pa降至2.07 k Pa,而内摩擦角则由27.11°最低降至22.93°。根据不同冻融循环次数下粉砂强度随法向应力的变化规律,指出可用线性莫尔–库仑准则来描述其强度特性。

关键词： 土力学   柱孔扩张理论   SMP屈服准则   扩孔压力   塑性区半径  

摘要： 通过SMP屈服准则,对砂土中柱孔扩张问题进行理论分析。以柱孔扩张理论为基础,利用孔周土体塑性区的边界条件和土体体积变化规律,推导柱孔扩张问题中初始半径a0,扩孔半径a和对应的扩孔压力p三者之间的理论关系。利用上述理论公式,得到平面应变条件下柱孔扩张问题的扩孔压力的极限值pu和孔周土体的弹塑性区域应力场、位移场,进而求得塑性区半径rp与扩孔压力p和初始孔径a0的关系。分析表明,该应力场和位移场分布规律仅与柱孔的初始半径a0和扩孔压力p相关。此外,应用应力场公式,推导散体材料桩极限强度表达式。最后通过算例分析,对柱孔扩张中应力场和位移场分布、塑性区半径和扩孔压力的变化规律进行分析。

关键词： 土力学   工程堆载   市政管线   Winkler地基模型   模型试验   非连接接口  

摘要： 市政管线受工程堆载的影响会产生附加应力和变形,甚至开裂破坏。从工程堆载的地层响应角度出发,将堆载作用在管线上的表观荷载分为直接应力形式和位移形式两种,基于响应机制不同,给出相应的修正Winkler地基模量表达式,并考虑非连续接口管线的力学特性,提出地面堆载下市政地埋管线响应的Winkler模型简化计算方法。通过与模型试验和有限元模型的对比验证所提方法的合理性,并进一步由参数分析得到土体模量、接口刚度变化对地埋管线纵向响应的影响。研究成果可为市政管线的维护提供理论支持。

ISBN: (纸本)9787040423174

关键词： 土力学   黄土   非饱和土   临界状态   剪缩   剪胀理论   状态参数  

摘要： 为揭示剪切过程中黄土的应力–剪缩规律,在黑方台典型滑坡后壁获取原状试样,开展饱和黄土的等压固结不排水试验、等压固结排水试验与非饱和黄土的常含水率试验,探讨该黄土的应力–应变规律和临界状态强度,调查该黄土的状态参数与剪缩/剪胀行为,并进一步结合经典剪胀方程进行对比研究。研究结果表明:（1）该饱和黄土在上覆荷载应力范围以内的临界状态线可近似为一条直线,在94;00 kPa基质吸力条件下非饱和黄土的临界状态线也可简化为一条与前者平行的直线;（2）该黄土总体表现为剪缩趋势或剪缩变形,但是受初始孔隙比、初始应力水平影响,该黄土可能表现出剪胀行为;（3）该原状土可用土的状态参数描述,且亦可表现出剪缩–剪胀的相转化行为;（4）剑桥模型的剪胀方程总体上能够反映该黄土的剪缩行为。

关键词： 土力学   城市新鲜垃圾   抗剪强度   黏聚力   内摩擦角   对数模型  

摘要： 为研究垃圾填埋场堆填过程中垃圾抗剪强度参数的变化规律,考虑垃圾的压缩过程及剪切位移渐变过程,采用大型固废压缩与直剪联合测定试验仪器,对288个城市新鲜垃圾试样进行系统的室内试验研究。试验材料分为3种配比,每种配比考虑3个初始孔隙比。试验压缩过程采用4级竖向压力,每级压力考虑8个压缩时间;剪切过程考虑10个剪应变限值。试验结果表明:抗剪强度参数c值和?值随着剪应变限值的增加而增加,其关系可拟合为对数表达式;在对试验数据分析的基础上,建立一个既简单又实用的对数模型,讨论模型拟合系数的变化规律,得到模型拟合系数与压缩时间的关系表达式,并给出模型拟合系数的取值范围。该模型可以预测新近填埋垃圾的抗剪强度参数,为垃圾填埋场的稳定性分析提供理论依据。

关键词： 土力学   中主应力系数   主应力方向角   破坏标准   强度  

摘要： 为了研究在定向剪切应力路径下击实黄土的各向异性对其强度和变形特性的影响,利用空心圆柱扭剪仪对击实黄土进行了沿不同主应力轴方向的定向剪切试验,重点探讨中主应力系数b、主应力方向角?对剪切过程中击实黄土强度和变形的影响。试验结果表明,随着主应力方向角的增加,强度呈现出先减小后增大的变化规律,说明击实黄土存在显著的各向异性。在不同b值条件下,广义剪应力–应变曲线的割线模量在0°;0°随着?角增加而降低,在60°以后逐渐增大。通过分析广义剪应力–剪应变曲线变化规律和已有的研究成果,建议采用峰值广义剪应力作为定向剪切下击实黄土的破坏标准;当广义剪应变达到15%仍未出现广义剪应力峰值时,取15%广义剪应变对应的广义剪应力作为击实黄土的破坏标准。击实黄土各向异性特性还表现在b=0.5时各主应力方向上的强度较b=0.0时的强度低。

关键词： 土力学   加肋土工膜   分形维数   JRC-JCS模型   界面剪切强度  

摘要： 为了研究加肋土工膜表面形态对加肋土工膜与土工布界面剪切强度的影响,基于分形几何理论,采用立方体覆盖法得到不同加肋形式土工膜的表面分维数D。在原有直剪试验结果的基础上,对不同加肋土工膜分形维数D与界面剪切强度进行分析,经研究表明加肋土工膜与土工布界面抗剪强度随着分形维数D的增加而加强,因此可以运用分形维数来评测加肋土工膜与土工布的界面剪切强度。通过添加吻合度系数JMC以及经验系数η对JRC-JCS模型进行修正,代入加肋土工膜与土工布直剪试验结果中反算得加肋土工膜表面粗糙度系数JRC与分形维数D的定量关系,在此基础上得到加肋土工膜与土工布界面抗剪强度的经验估算关系式。最后,采用加肋土工膜与土工布界面剪切强度的经验估算关系式估算界面剪切强度,并将经验公式估算值和直剪试验实测值进行对比,结果表明:计算结果和试验结果吻合良好,所推导的计算公式计算精度和可靠性能满足工程估算的要求。