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昆明盆地泥炭土在渗流条件下变形规律试验研究

作　者: 胡广鑫
导　师: 曹广祝；赖正发
学　校: 昆明理工大学
专　业: 地质工程
关键词: 泥炭土土体变形孔隙水压力本构方程弹塑性体
分类号: TU449
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着昆明城乡建设的飞速发展,软土地基问题日益突出和复杂。在滇池地区,工程地质性质较差的软土尤其是泥炭土,它分布较为广泛。以昆明市区为例,北区地质条件较好,适合建造地下工程,南区地质条件较差,存在着大量的软土,不易建造地下建筑和建造高层超高层建筑,给昆明的经济建设和城市建设带来许多问题。本文以泥炭土为土质材料,进行土压力和土体变形相互关系和变形规律的试验研究。本试验采用的仪器有多点位移计传感器(土体变形计)、土压力盒和孔隙水压力计。这三种仪器的精度是相当高的,完全可以实现本次试验的目的。通过对土体变化的实时监测,得出土体变形的一系列数据。然后对其所监测的数据进行分析,得出土压力和土体变形之间的相互关系和规律,建立了它们的本构关系方程。在本试验研究中,得出以下三个重要结论。(1)泥炭土是弹塑性体。在有上部压力的作用下,土体既发生弹性变形又发生塑性变形,由于泥炭土的塑性变形具有不可恢复性,所以当上部压力卸载后,土体的这部分变形是弹性变形。在上部压力发生变化时,土体不同位置均有大小不等的突变量,这既与上部压力大小有关,也与泥炭土中含水量多少有关。突变量的大小反映了在当时条件下土体的弹性性质。在随后的试验过程中,土体变形就要分成两部分来考虑：其-在加载的过程中,土体突变后的变形主要是塑性变形；其二,在卸载(加水)的过程中,土体突变后的变形主要是由土体的膨胀性所引起的。土体的膨胀性时刻都在影响着土体的变形,当土体的变形增量非常小时,土体才会达到稳定状态,此时,土体的上部压力与膨胀力达到了力的平衡。(2)在试验过程中,孔隙水压力的变化出现异常。在一般情况下,孔隙水压力随着水位线的下降而下降,它与水位线的高度成正比关系。然而在进行恒压有渗流条件下的试验时,最上部的孔隙水压力先是降低,再升高,而其它位置的孔隙水压力则是一直降低。在有渗流的初始阶段,水流量较大,而稳定阶段和终了阶段水流量较小。在上部压力的作用下,土体发生变形,与此同时,水体的流出加剧了土体变形,这就可能导致孔隙中的水体在没有及时流出时,水体的流通通道就被封住。随着土体变形的加大,孔隙腔被逐渐缩小,孔隙水压力值越来越高,这就产生了水压力变化异常的现象。这种现象称之为孔隙锁水现象。(3)通过对土体变形、孔隙水压力和土压力的实时监测,根据太沙基有效应力原理及弹塑性力学的相关理论,得出了应力与应变的本构关系,结合试验所测数据建立了泥炭土应力与应变的本构方程,为研究土体变形和土压力之间的相互关系提供了理论基础。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-28
  1.1 问题的提出和研究意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-27
    1.2.1 泥炭土的研究现状  11-21
    1.2.2 饱和-非饱和渗流研究状况  21-27
  1.3 研究目的和研究内容  27-28
    1.3.1 研究目的  27
    1.3.2 研究内容  27-28
2 泥炭土渗透过程的理论分析  28-38
  2.1 泥炭土渗透的发展过程  28-34
    2.1.1 泥炭土中水的存在形式  28-30
    2.1.2 泥炭土中水的流动机理  30-34
  2.2 泥炭土的渗透与变形关系研究  34-37
    2.2.1 影响渗透系数的因素  34-35
    2.2.2 渗透变形  35-36
    2.2.3 潜水位的变动引起土体压密  36-37
  2.3 本章小结  37-38
3 试验仪器的介绍  38-42
  3.1 土压力计  38
  3.2 孔隙水压力计  38-39
  3.3 变形计  39-40
  3.4 有机玻璃容器  40-41
  3.5 本章小结  41-42
4 泥炭土在变压无渗流条件渗透变形的规律研究与结果分析  42-51
  4.1 试验过程  42
    4.1.1 试验前的准备  42
    4.1.2 试验过程  42
  4.2 试验结果分析  42-50
    4.2.1 泥炭土再固结  42-43
    4.2.2 在变压无渗流条件下,土体变形和孔隙水压力变化规律研究  43-50
  4.3 本章小结  50-51
5 泥炭土在恒压有渗流的条件下渗流变形的规律研究与结果分析  51-58
  5.1 试验过程  51
    5.1.1 试验前的准备  51
    5.1.2 试验过程  51
  5.2 在恒压有渗流条件下,土体变形和孔隙水压力变化规律研究  51-57
    5.2.1 准备阶段  51-55
    5.2.2 在恒压有渗流的条件下,土体变形和孔隙水压力变化规律分析  55-57
  5.3 本章小结  57-58
6 土体应力与土体变形的关系研究  58-64
  6.1 土体变形的本构关系研究  58-60
  6.2 土压力的分散规律研究  60
  6.3 土体应力与土体变形的关系研究  60-61
  6.4 实例运算  61-63
  6.5 本章小结  63-64
7 结论与展望  64-66
  7.1 结论  64-65
  7.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-75
附录  75
  一、攻读硕士学位期间发表的论文  75
  二、攻读硕士学位期间参加的科研活动  75

昆明盆地泥炭土在渗流条件下变形规律试验研究

内容摘要

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