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文檔簡(jiǎn)介
1、土作為一種工程材料,具有相當(dāng)復(fù)雜的特性,集合了非連續(xù)性、非均勻性、力學(xué)性質(zhì)的非線性,但作為一種結(jié)構(gòu)性體,其又具有系統(tǒng)性,其系統(tǒng)內(nèi)部組成是相互關(guān)聯(lián)和協(xié)調(diào)的。土體在宏觀上表現(xiàn)的一系列物理力學(xué)性狀均是其內(nèi)部徼細(xì)結(jié)構(gòu)的具體表現(xiàn),其宏觀性質(zhì)在一定程度上受微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)和變化的影響。為進(jìn)一步了解宏微觀之間的聯(lián)系及其在土力學(xué)中的應(yīng)用,本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外軟土微觀結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)軟土的微觀孔隙率及影響因素、宏微觀孔隙率之間的關(guān)系、平均接觸面積率及其影響
2、因素等問(wèn)題,利用宏觀孔隙率與平均接觸面積率之間的關(guān)系分析土力學(xué)問(wèn)題。本研究主要內(nèi)容包括:
?、磐ㄟ^(guò)對(duì)軟土的SEM圖像掃描,定性分析了其結(jié)構(gòu)孔隙特征,建立了基于Image-Pro Plus(IPP)軟件的三維孔隙率計(jì)算模型,通過(guò)微積分思想,推導(dǎo)了三維孔隙率計(jì)算公式,定量統(tǒng)計(jì)軟土的三維孔隙率。分析了由二值化處理獲取的平面孔隙率與本文提出的統(tǒng)計(jì)三維孔隙率之間的關(guān)系。結(jié)果表明:本文提出的三維孔隙計(jì)算公式是可行的,較二值化處理獲取的平面孔
3、隙率,本文獲取的三維孔隙率更加接近孔隙真實(shí)情況。
?、茷楂@取合理的軟土微觀三維孔隙率,分析了計(jì)算步距、放大倍數(shù)、閾值大小、分析區(qū)域大小等對(duì)孔隙率計(jì)算結(jié)果的影響。研究結(jié)果表明:步距越小精度越高,采用步距2有利于兼顧計(jì)算容量和精度要求;研究放大倍數(shù)宜采用1200±300倍;閾值取值跟放大倍數(shù)有關(guān),放大倍數(shù)越大閾值也應(yīng)相應(yīng)增加;分析區(qū)域面積不宜太小,能有效反映整張圖像信息的區(qū)域面積應(yīng)占圖像總面積的70%以上。
⑶通過(guò)對(duì)比室內(nèi)
4、試驗(yàn)獲取的宏觀孔隙率與計(jì)算孔隙率之間的關(guān)系,定量獲取土體接觸面積的百分比,首次提出了軟土平均接觸面積率的概念,并分析了計(jì)算步距、放大倍數(shù)、閩值大小、分析區(qū)域大小對(duì)軟土平均接觸面積率的影響。結(jié)果表明:土體接觸面積率的值跟孔隙率有關(guān),孔隙率越大,接觸面積率越小,結(jié)果符合孔隙分布的客觀規(guī)律。
?、葹榈玫杰浲梁暧^孔隙率與接觸面積率之間的關(guān)系,對(duì)杭州、寧波和奉化三地的軟土進(jìn)行了大量的SEM圖像掃描及室內(nèi)土工試驗(yàn),并用本文提出的計(jì)算方法,得
5、到了軟土孔隙率與平均接觸面積率之間的關(guān)系,結(jié)合數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法,擬合得到了孔隙率與平均接觸面積率之間的關(guān)系式,定量獲得了杭州、寧波及奉化軟土的方程參數(shù)。
⑸在土的滲透與滲流中考慮土體的接觸面積率,得到了考慮接觸面積率的土體滲流流速方程,通過(guò)考慮接觸面積的土體受力微元,推導(dǎo)了滲流中的滲透作用力及滲流出口處的臨界水力坡度計(jì)算公式,得到滲流出口出的受力穩(wěn)定由三部分組成,包括滲透力、摩擦力和黏聚力,當(dāng)不考慮摩擦和黏性時(shí),該式與太沙基式等同
6、。
?、试诠探Y(jié)分析中引入土體的接觸面積,考慮土體的固液兩相非連續(xù)性,推導(dǎo)得到了考慮接觸面積的有效應(yīng)力表達(dá)式,包括考慮宏微觀關(guān)系的太沙基一維固結(jié)方程和三維Biot固結(jié)方程。
⑺在土壓力理論中引入土體顆粒的接觸面積,得到考慮接觸面積后的水土分算土壓力比傳統(tǒng)的土壓力值要小,并分析了土壓力傳遞的原理,并推導(dǎo)了考慮滲流、超孔隙水壓影響的水土分算計(jì)算式。
⑻把平均接觸面積率引入土坡穩(wěn)定分析,得到了考慮接觸面積大小的邊坡穩(wěn)
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