【摘 要】
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海洋土的结构性自提出以来就受到很多学者的重视,但是由于从深海海床中难以获得未受扰动的原状土样,同时海洋土具有高灵敏度的特点,其在受到循环荷载作用下会表现出软化特性,强度会明显降低,所以在进行室内试验时使用扰动过的原状土或者重塑土就会导致试验结果有很大误差。人工制备出的结构性土能很好地控制土体的结构,制备出的结构性土在物理力学性质上能够与原状土非常接近。因此,研究结构性土的制备方法对于研究结构性土的
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海洋土的结构性自提出以来就受到很多学者的重视,但是由于从深海海床中难以获得未受扰动的原状土样,同时海洋土具有高灵敏度的特点,其在受到循环荷载作用下会表现出软化特性,强度会明显降低,所以在进行室内试验时使用扰动过的原状土或者重塑土就会导致试验结果有很大误差。人工制备出的结构性土能很好地控制土体的结构,制备出的结构性土在物理力学性质上能够与原状土非常接近。因此,研究结构性土的制备方法对于研究结构性土的工程力学性质具有重大的意义。基于此,本文对制备结构性土和含气土的方法进行了研究,并研究土体强度、灵敏度的变化规律以及土体的循环软化特性等性质。同时依托于国家重点研发计划,将提出的典型海底沉积物力学性质评价方法编程实现,开发典型海底沉积物强度评价软件。通过上述研究,本文得到了以下结论:(1)通过添加水泥可以制备出高灵敏度的土样。但是,制备出的结构性土的强度一般都较高,而为了制得低强度的结构性土,则需要降低水泥掺量或者是提高初始含水率。(2)添加木质素纤维可以提高土体的强度,同时可以提高高岭土的重塑强度,但不会改变球黏土的重塑强度。随着木质素纤维掺量的增加,土体的灵敏度逐渐增加。因此通过木质素纤维可以制备出高灵敏度的土样。此外,添加木质素纤维会增大土体的孔隙比,同时提高土体的压缩性。(3)通过球形全流动贯入仪循环贯入试验,发现添加木质素纤维制备的结构性土的循环软化特性与原状南海软黏土基本相似。同时结合灵敏度数据以及循环贯入试验数据,建立了灵敏度St与qin/qrem、qin/qext之间的关系式。(4)研究通过冻融土体来制备结构性土的方法,发现在冻融过程中无上部固结压力时,冻融土的强度及重塑强度均有所增加,而灵敏度略有减小。而在冻融过程中保持原有上部固结压力时,冻融土的强度及重塑强度显著增加。同时灵敏度随冻结前土体强度的提高在冻融后逐渐降低。同时发现在解冻的初期不施加上部固结压力会使土体的灵敏度更高。(5)研究通过使用碳酸氢钠来制备含气土的方法,发现加入碳酸氢钠并加热后,土体的强度相较于加热前提高了大约100Pa,而重塑强度在低固结压力下更低,在高固结压力下更高。同时对土体进行取样时发现,土体内部存在一些微小气泡。因此,使用碳酸氢钠可以制备含气土。(6)研究通过使用引气剂来制备含气土的方法,发现加入引气剂后,引气剂球黏土的土体强度和重塑强度相较于素球黏土略微减小,同时随着固结压力的增大,两者的土体强度差距越来越大,重塑强度差距越来越小。同时进行一维固结实验,发现引气剂球黏土的初始孔隙比要高于素球黏土,但随着固结压力的提高,引气剂球黏土的孔隙比逐渐小于素球黏土且差值越来越大,引气剂球黏土的压缩性相较于素球黏土更大。(7)依托于国家重点研发计划,结合面向过程的程序设计方法对典型海底沉积物力学性质评价方法进行编程实现。同时开发了易操作的用户交互图形界面,使典型海底沉积物强度评价变得简单、智能、高效。
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