水泥固化滨海风积砂动三轴试验与理论模型研究

作     者：胡舜娥 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：俞缙

授予年度：2014年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：滨海风积砂物理性质水泥固化 三轴试验 动态特性 微细结构 

摘      要：滨海风积砂常因级配不良而不易压实，以及常处于饱和或近饱和状态而易于液化，其固砂问题成为工程界和学术界，特别是公路工程领域中的重要研究课题之一。本文先分析滨海风积砂的物理力学性质;再利用GDS动、静三轴试验系统，研究水泥对滨海风积砂的固化作用，分析在高含水量状态下有效围压、水泥剂量、龄期对风积砂的应力—应变曲线和孔压曲线发展规律的影响;在不同的基准应变下对风积砂及水泥固化砂施加不同幅值的等幅循环应变荷载，分析试样的孔压发展规律;通过显微镜观察水泥固化砂的微观结构，揭示了水泥加固滨海风积砂的作用机制。 结果表明：砂样的偏应力峰值随围压的增加线性增长。在CD试验中，水泥样的偏应力峰值随着水泥剂量的增大明显增强，但水泥剂量2%的峰值反而比纯砂样的低;在CU试验中，由于水泥阻碍了孔压的消散，使得水泥样的强度略低于砂样的。和7天相比，龄期28天对强度的贡献不大。试样发生了一定的轴向应变，再受等幅循环应变作用，其孔压发展规律可用“S型曲线描述。密砂的抗液化能力随基准应变的增大、循环应变幅值的减小而增大;中密砂的抗液化能力受基准应变的影响很小。随循环应变幅值的降低、基准应变和水泥剂量的增大，水泥样的抗液化能力越强。和7天相比，龄期28天对试样的液化强度贡献不大。根据试验数据，建立试验动孔压对数模型和动剪切模量对数模型。砂样孔压模型参数ψ随基准应变和相对密实度的增大而增大;水泥样的ψ值普遍比砂样的小，随基准应变和水泥剂量的增大而增大，受龄期影响不大。动剪切模量模型参数、随循环应变幅值的增大而增大，随基准应变、相对密实度、水泥剂量和龄期的增大而减小。掺入水泥后，水化产物随水泥掺量的增加从纤维状向网格状转变，改变了砂样的孔隙结构，降低了孔隙率，网格状骨架把砂粒联结为一体，增强了联结强度和结构强度。压缩试样至基准应变，剪切破坏随胶结强度的增强、围压、孔隙率的降低而推缓。水泥剂量增加，试样损伤发展较为缓慢，孔隙率较低，孔压在动载作用下不易消散而迅速上升，但水泥增强了试样的联结强度，导致孔压在后期增长缓慢;基准应变越大，试样损伤破坏越严重，孔隙率增大，在动荷载作用下孔压易于消散而增长缓慢。