论文部分内容阅读
天然砂土结构疏松,具有易侵蚀、易冲刷、易液化的特点,由于其不稳定性而引发各类工程地质问题。砂土结构受地震或人为动态荷载的影响会导致承载力下降,致使一些嵌入式结构浮动,地面沉陷,路堤沉降以及斜坡和挡土墙的侧向位移。因而,大多数天然砂需要加固以满足工程要求,砂土加固一直是工程地质研究范畴的一个重要课题。目前,砂土加固的主要研究趋势主要集中在,用土工合成材料或随机分布纤维来加固疏松砂来提高剪切强度和非侧限抗压强度以及刚度等,或利用不同的添加剂与水泥石灰等混合来提高砂土的承载能力和刚度。但是,对路堤、挡土墙回填土等压实后的中密度砂土研究较少,对砂土的静力学性能研究较多,对动力学性能(如:残余变形、动杨氏模量)等研究较少,尤其是循环应力幅值对砂土动力学性能的影响研究比较少。针对上述现象,并将上述问题作为创新点来源,本论文提出用剑麻纤维来加固密实海洋砂土,对其静力学性能和动力学性能进行研究。本文主要通过利用静三轴试验装置和GDS动三轴试验系统,对用剑麻纤维加固饱和海洋砂土(以下简称:纤维加筋砂)进行试验,并对纤维加筋砂的各项力学指标进行研究,主要研究的内容如下:一是通过对剑麻纤维加筋砂进行静三轴压缩试验,定量分析了纤维掺量、纤维长度、相对密实度、围压对纤维加筋砂力学性能的影响,主要分析了这些变量对纤维加筋砂应力应变曲线以及弹性模量和割线模量等的影响,并对其力学机制和作用原理进行分析。同时,也对不同围压下的主应力包络线的变化情况进行研究;二是基于GDS动三轴试验系统研究了纤维加筋砂的动力学特性,主要是对纤维加筋砂的残余变形和动态杨氏模量E_d进行研究,残余应变和动杨氏模量E_d是定义砂土动力学特性的两个重要属性,而土的动态杨氏模量E_d是反应土动力特性的重要参数,也是评估砂土刚度的重要指标。通过定义残余轴向永久应变累积率和残余体积应变累积率对残余变形特征进行分析,并试图确定在“塑性蠕变”和“塑性坍塌”两种机制下引起残余应变的变形机理。通过研究试样刚度随循环荷载周期次数的变化,比较了在低水平循环应力幅值和高水平循环应力幅值下刚度的变化情况。本文还对残余轴向应变的经验公式进行推导,并对其影响因素进行分析。此项关于纤维加筋砂的力学性能以及力学参数的研究,可为加筋砂土用于岩土工程中高速路堤、堤坝、挡土墙等设计及建设提供理论依据,如弹性模量等力学参数可为交通荷载及地震等动载荷作用下土工建筑物设计和计算提供基本依据,参数的合理选取将直接影响建筑结构的安全性和经济性。