改性红粘土的微观力学分析

论文摘要

红粘土具有较突出的高含水率、高孔隙比和高塑性,同时也具有良好的胶体化学性质。在孔隙比大、含水量高的情况下也具有较高的承载力和低压缩性等工程力学性质,是较好的建筑物基础。红粘土力学性特点是具有抗剪强度高,粘聚力大,压缩性低的,虽然土体膨胀性较弱,但具有一定收缩性。工程中常用的换填、夯实、地下水疏导等处理方法,在实际工程中由于造价等因素影响其实际效果并不理想。采用多元改性掺料对红粘土进行处理,利用多种材料间的复合作用,有效的提高了红粘土的工程性能和物理力学性质的稳定性,取得了良好的改性结果。本文结合MATLAB软件应用数值分析方法对改性红粘土的宏观和微观试验数据及电镜图进行定量分析,建立改性红粘土损伤变量与主应变间的拟合方程,取得以下三方面进展:(1)对改性红粘土的微观研究和试验数据分析,通过微集料效应、形态效应、界面效应、微结构层次等方面对改性红粘土结构性要素进行定性化研究,阐明改性方法取得的微观结构上的改变对土体复杂力学性质的控制作用。(2)利用CT扫描分析,观察到土体微观结构随荷载增加的改变过程,对改性红粘土土体接近破坏前塑性软化过程进行了解释。(3)建立了改性红粘土的损伤演化方程,为改性红粘土的工程应用提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 第二章 改性红粘土的微观结构分析
• 2.1 改性红粘土材料复合机理形成的物理意义和基础理论
• 2.2 普通红粘土物理力学性质及其的微观力学机理分析
• 2.3 改性红粘土的微观机理分析
• 2.3.1 孔隙的填充
• 2.3.2 界面相的改善
• 2.3.3 火山灰效应
• 2.3.4 界面中水的处理
• 2.3.5 强度激发机理
• 2.3.6 强度可设计性
• 第三章 材料的微观损伤蠕变理论及MATLAB的分析方法
• 3.1 复合体模型
• 3.2 堆砌体模型
• 3.3 统一体模型
• 3.4 MATLAB产生背景
• 3.5 MATLAB的原理和主要功能
• 3.6 MATLAB在微观分析中的应用
• 第四章 改性红粘土微观力学分析
• 4.1 改性红粘土与普通红粘土的应力-应变
• 4.2 改性红粘土与普通红粘土变形特性
• 4.2.1 三组土样CT数据分析
• 4.2.2 普通红粘土CT数据分析
• 4.2.3 改性红粘土CT数据分析
• 4.3 扫描电镜图的MATLAB灰度值分析
• 4.4 改性红粘土密度的分析
• 4.5 损伤演化方程的建立
• 4.6 抗剪强度参数
• 第五章 改性红粘土特性的宏观实验室论证
• 5.1 物理特性的改善
• 5.1.1 红粘土内部含水量的改善
• 5.1.2 膨胀收缩特性
• 5.1.3 变形量
• 5.2 力学特性的改善
• 5.2.1 抗剪强度
• 5.2.2 抗压强度
• 5.2.3 回弹模量
• 5.2.4 水稳性
• 5.2.5 承载比
• 5.3 抗冲刷能力
• 第六章 主要结论和展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录