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重金属污染的南阳膨胀土物理力学特性试验研究

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重金属污染的南阳膨胀土物理力学特性试验研究

作者：吕伟豪中原工学院

学位级别：硕士

近年来,随着GDP快速增长,人民生活水平的提高,土壤污染形势越发严峻,重金属污染土带来了严重的社会问题。针对重金属污染膨胀土造成的各种现实问题及其物理力学特性,本文选取重金属离子(Pb、Zn、Cu)和南阳膨胀土作为研究对象,采用基本... 详细信息

近年来,随着GDP快速增长,人民生活水平的提高,土壤污染形势越发严峻,重金属污染土带来了严重的社会问题。针对重金属污染膨胀土造成的各种现实问题及其物理力学特性,本文选取重金属离子(Pb、Zn、Cu)和南阳膨胀土作为研究对象,采用基本土工试验,膨胀性试验以及循环荷载固结试验等方法,重点研究了重金属污染膨胀土部分物理力学特性和固结特性的变化以及不同浓度重金属离子对膨胀土膨胀性的影响,为解决重金属污染膨胀土带来的工程实际问题给与一定程度上的理论支持。主要研究内容及结果如下:采用室内基本土工试验,对比分析未污染膨胀土与重金属污染膨胀土部分物理力学特性之间的差异,在此基础上,研究不同种类、不同浓度重金属离子对膨胀土部分物理力学特性的作用影响。结果表明,南阳膨胀土受重金属(Pb、Zn、Cu)污染后,其土粒密度及孔隙比相应增大,而液、塑限和抗剪强度指标相应减小。进行膨胀性试验,通过不同初始含水率、初始干密度和不同重金属离子(Pb、Zn、Cu)含量的无荷载膨胀变形试验,研究南阳膨胀土无荷载膨胀率与初始含水率、初始干密度以及重金属离子含量的关系,揭示重金属(Pb、Zn、Cu)污染膨胀土膨胀特性的变化规律。试验研究表明,南阳膨胀土无荷载膨胀率与初始含水率和初始干密度均呈线性关系,同样条件下,重金属离子(Pb、Zn、Cu)对于膨胀土膨胀性的影响程度由高到低依次是Pb、Cu、Zn,且均使膨胀土膨胀性增强。通过标准固结试验和循环荷载条件下的固结试验,研究不同种类,不同浓度重金属离子以及不同循环荷载波形对南阳膨胀土固结特性的作用影响。研究表明,重金属污染使膨胀土的压缩性增强,循环荷载条件下,重金属(Pb、Zn、Cu)污染膨胀土的压缩性随重金属离子浓度增加而增强。

关键词：重金属污染膨胀土物理力学特性膨胀性循环荷载固结特性

西安地铁二号线会展中心～三爻区间隧道围岩的物理力学特性试验研究

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西安地铁二号线会展中心～三爻区间隧道围岩的物理力学特性试验研...

作者：王国强西安科技大学

学位级别：硕士

随着我国西部大开发战略的深入实施，西部基础设施建设迅速崛起，位于西部黄土地区的城市正在或将要修建地铁。西安市作为西部大开发重点建设城市，其政治、经济、文化地位越来越显著，城市功能也越来越复杂，但公共交通问题却越来越突... 详细信息

随着我国西部大开发战略的深入实施，西部基础设施建设迅速崛起，位于西部黄土地区的城市正在或将要修建地铁。西安市作为西部大开发重点建设城市，其政治、经济、文化地位越来越显著，城市功能也越来越复杂，但公共交通问题却越来越突出，开发利用地下空间，建设地铁工程成为西安市新时期发展所需要解决的重要任务。通过室内试验和理论分析相结合的研究方法，以西安地铁二号线会展中心～三爻区间隧道为工程依托，从施工现场取回原状土样，在实验室系统地进行了黄土的单轴、三轴压缩试验。根据试验结果，分析了黄土在不同含水率、不同受力状态条件下的物理力学特性，并对他们的异同之处作了对比分析。在此基础上进一步研究了黄土的无侧限抗压强度、弹性模量和泊松比在不同含水率条件下的参数特征值及其变化规律。在三轴压缩试验中探讨了围压、含水率、干湿循环次数与黄土的三轴强度特性的关系，分析了含水率、干湿循环次数与黄土的黏聚力和内摩擦角的关系。根据试验结果建立了以干湿循环次数和受荷应变为损伤演化控制变量的损伤演化方程，得到了统一的损伤扩展本构关系;根据摩尔-库仑准则和试验数据，分别建立了考虑含水率效应和干湿循环效应的黄土强度破坏准则。

关键词：城市地铁黄土隧道围岩物理力学特性试验研究本构模型

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温度对深部泥岩物理力学特性影响试验研究

温度对深部泥岩物理力学特性影响试验研究

作者：徐可可安徽理工大学

学位级别：硕士

本文为研究温度对深部矿井煤系共生泥岩物理力学特性的影响,首先对取自深部工程矿井的煤系共生泥岩进行单轴压缩实验提取关键的物理力学实验参数,继而根据参数模拟制作能够在力学特性、组分结构上高度拟合目标泥岩的泥岩-水泥混合试件... 详细信息

本文为研究温度对深部矿井煤系共生泥岩物理力学特性的影响,首先对取自深部工程矿井的煤系共生泥岩进行单轴压缩实验提取关键的物理力学实验参数,继而根据参数模拟制作能够在力学特性、组分结构上高度拟合目标泥岩的泥岩-水泥混合试件用以取代结构不均、构造多变的泥岩进行不同温度下力学实验,同时结合相应条件下的泥岩微细观演化试验,综合分析探索了深部巷道煤系泥岩物理力学性质、微细观特征以及破坏形态随温度的变化特征,得到了重要结论：(1)试验用RMT-150 B岩石力学试验系统和GD—65/150高低温环境箱对泥岩-水泥混合试件在25℃-60℃温度下进行单轴压缩实验,得到泥岩的应力-应变全过程曲线、峰值应力、峰值应变、弹性模量、变形模量等重要参数;各级温度梯度下的泥岩单轴压缩应力-应变全过程曲线变化形态一致,曲线在不同试验阶段分为压密、弹性、屈服、破坏四个阶段。通过比较各组曲线,随着温度的升高,试件的峰值应力、峰值应变逐渐减小,在全过程应力-应变上则表现为曲线的峰值点逐渐往左下方移动。随着温度升高,混合试件峰值应力、峰值应变及弹性模量减小,变形模量增大。(2)试验采用高倍显微镜对泥岩试件进行不同温度下的不同断面拍摄微观结构照片,记录分析泥岩试件的颗粒面积比、颗粒分布分维、颗粒圆度以及孔隙定向度四组表征参数在不同温度下的变化规律。泥岩试件加热破坏微观实验结果与泥岩单轴压缩实验结果有着一致性,随着温度的增加,泥岩颗粒面积比、颗粒圆度减小,孔隙面积比、孔隙圆度相应增大,泥岩微观的变化显现为宏观上泥岩试件微裂纹不断增加,试件整体结构遭到破坏,弱化材料力学特性,单轴抗压强度呈下降趋势。(3)结合泥岩单轴压缩力学实验结果和关键参数,通过分析确定泥岩弹性模量和材料参数与温度的函数方程,推导泥岩本构方程合理的比例系数,以岩石常温下本构方程出发结合岩石损伤理论和强度理论,通过数理分析最终建立了泥岩在25℃到60℃下考虑温度效应的泥岩材料损伤统计本构模型,推进了对泥岩本质特性及变化的更深层探索和认识。

关键词：岩石力学不同温度煤系泥岩物理力学特性微观结构本构模型

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油页岩热解过程中物理力学特性规律研究

油页岩热解过程中物理力学特性规律研究

作者：郭晋宇太原理工大学

学位级别：硕士

原位热解技术是新兴油页岩开采技术,具有流程少,成本低,效率高,占地少的优点,是未来重点发展的开采方式。但仍会对采区地质环境带来一定的影响。在大规模开发之前,需要对该技术对地质环境的影响开展相关研究,并提出解决方案,在尽可能减... 详细信息

原位热解技术是新兴油页岩开采技术,具有流程少,成本低,效率高,占地少的优点,是未来重点发展的开采方式。但仍会对采区地质环境带来一定的影响。在大规模开发之前,需要对该技术对地质环境的影响开展相关研究,并提出解决方案,在尽可能减小地质环境扰动的前提下,实现开采效率和经济效益最大化,无疑具有重大的现实意义。本文以油页岩原位注热为研究背景,采用实验研究、机理分析、定量计算以及数值模拟结合的方法,对吉木萨尔油页岩热解过程中的物理力学特性进行了研究。得到主要研究成果如下:(1)吉木萨尔油页岩热解失重分为三个阶段:室温到350℃,该阶段的失重主要是由于油页岩中水分的析出引起的;350℃到600℃,该阶段的失重主要是由于油页岩中有机质热解产生页岩油以及相关气态产物引起的;600℃以上,该阶段的失重一般认为主要是由于油页岩中的碳酸盐热解以及固定碳高温碳化产生挥发性气体引起的。(2)利用高温热分析仪获取油页岩的热解失重曲线,基于该曲线分析油页岩的热解机理,并由此建立油页岩热解反应速率方程,实现了油页岩热解反应速率的定量表达。温度越高,油页岩完全热解所需的时间越短,350℃时需要上千分钟,在450℃和500℃条件下油页岩热解完毕只需要几十分钟甚至几分钟。(3)通过压汞法对不同热解条件(不同温度、不同时间)下油页岩的孔隙率进行测定,得出随着温度的升高,油页岩的孔隙率数值持续上升,在350℃-500℃温度范围内,孔隙率变化范围陡然增加;随着加热时间的增长,油页岩的孔隙率数值也逐渐增大,350℃条件下油页岩孔隙率增长较为缓慢;400℃、450℃和500℃条件下,油页岩在热解初期即有大幅增长,之后趋于缓慢增加。(4)基于热解过程中油页岩孔隙率的变化机理,结合热解反应速率方程,建立了油页岩热解过程中孔隙率定量模型。并通过理论计算值与实验值的对比验证,得出由于尺寸效应的影响,理论计算值与实测的孔隙率相比数值普遍偏大,但尽管如此,该模型仍能较准确地计算热解过程中油页岩的孔隙率,尤其适用于热解时间较长的小尺寸试件。(5)通过单轴压缩实验对不同热解条件(不同温度不同时间)下油页岩的抗压强度和弹性模量进行测定,可以得出:油页岩的抗压强度和弹性模量均随着温度的升高而呈先小幅下降后大幅下降再缓慢降低的趋势。并分析得出热解过程中油母质的减少以及骨架强度的降低是油页岩力学特性弱化的主要原因。(6)基于热解过程中油页岩力学特性的变化机理,结合热解反应速率方程,建立了油页岩热解过程中弹性模量定量模型。并通过理论计算值与实验值的对比验证,得出弹性模量计算值与实验值相对误差较小,该模型能较准确地计算热解过程中油页岩的孔隙率。(7)通过对油页岩实际注热过程中渗流规律的模拟研究,发现随着注热时间的增加,油页岩热扩散范围越大。温度梯度越大,升温速率越快,孔隙率和渗透率增长越快。井壁附近温度梯度较大,升温速率快,后期井壁周围的温度梯度减小,温度的增长趋于缓慢上升。离井壁远的地方温度梯度小,传热速率较为缓慢,因此温度,孔隙率和渗透率缓慢上升。

关键词：油页岩热解反应速率方程物理力学特性定量模型

高速铁路红层泥岩路基基床填料物理力学特性试验研究

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高速铁路红层泥岩路基基床填料物理力学特性试验研究

作者：胡安华西南交通大学

学位级别：硕士

高速铁路对路堤特别是基床的填料有严格的要求。对于达成客货混运新线,考虑其修筑线路长,地质条件复杂,沿线优质填料缺乏,如整条线路都使用优质填料,无论从成本上还是从优质填料的确保上都存在着很大困难。因此扩大可使用的填料范围,使C... 详细信息

高速铁路对路堤特别是基床的填料有严格的要求。对于达成客货混运新线,考虑其修筑线路长,地质条件复杂,沿线优质填料缺乏,如整条线路都使用优质填料,无论从成本上还是从优质填料的确保上都存在着很大困难。因此扩大可使用的填料范围,使C、D组填料用作高速铁路的路堤本体及基床底层填料,这对于我国铁路建设具有重要意义。在以往的普通铁路、高速公路及普通公路的路基填筑中,不乏应用红层泥岩的例子,但由于对红层泥岩的研究和认识不够深入,既有工程出现的病害较多。随着我国高速铁路建设的兴起,对于那种缺乏优质填料、沿线又分布具有广泛的红层泥岩的地区,想要使之能用于高速铁路的填筑,就必须进行系统的物理力学特性试验研究,借以指导红层泥岩的设计和施工方法的改进,验证红层泥岩用于高速铁路的可行性。红层泥岩用作高速铁路路堤本体填料,在遂渝线无砟轨道试验段首次得到了成功的应用。然而,遂渝线无砟轨道中红层泥岩的使用仅仅限于路堤本体填料,对于新建达成铁路,由于设计速度较高,载重大,高速铁路基床底层受列车动力的反复作用并更易受到大气环境的影响,在列车运行时基床将承受较大的动应力,然而将红层泥岩用作高速铁路基床底层填料,还没有实际的工程应用例子。在遂渝线无砟轨道试验段一定范围内使用了红层泥岩作为路堤本体填料的研究基础上,对比进行了红层泥岩的击实试验,承载比试验,自由膨胀率试验,有(无)荷载膨胀率试验,软化试验,静三轴试验,对红层泥岩的物理力学性质进行了详细的研究,得出了相应的应用成果。同时,为了研究红层泥岩用作新达成铁路的路堤及路基基床底层填料的可行性,必须进行红层泥岩的动力学特性试验研究。通过红层泥岩的动三轴振动试验,得出了红层泥岩一系列的动力学特性,如:循环动荷载作用下的累积应变特性、动强度、当量应变、动弹性模量及阻尼比特性,为最终确定在新建达成铁路中路基采用红层泥岩作为路堤本体及基床底层填料提供了重要的动力学指标,为在红层地区修建高速铁路及公路提供重要参考。

关键词：红层泥岩路基基床物理力学特性动三轴高速铁路

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泥炭土物理力学特性参数数理统计分析

人民长江 2018年第S1期49卷 260-263页

作者：邓仑昆旷枭雄杨果林龚铖段君义中建五局土木工程有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

对滇池周边某工程的泥炭土进行了物理力学试验,利用SPSS统计软件对试验结果进行统计分析,并得到了部分物理力学指标之间的回归曲线与95%的双侧区间直线图。结果发现:在14个物理力学参数当中,天然密度、饱和度、塑性指数、有机质含量4个... 详细信息

对滇池周边某工程的泥炭土进行了物理力学试验,利用SPSS统计软件对试验结果进行统计分析,并得到了部分物理力学指标之间的回归曲线与95%的双侧区间直线图。结果发现:在14个物理力学参数当中,天然密度、饱和度、塑性指数、有机质含量4个参数能较好地符合正态分布;泥炭土具有高天然含水率、高空隙比、高压缩性、低抗剪强度等物理力学特性。研究成果能够为类似工程中泥炭土的物理力学指标分析及校核提供参考,并减少勘察工作量,具有较好的实际应用价值。

关键词：物理力学特性数理统计 SPSS软件泥炭土

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泡沫沥青混合料物理力学特性的试验研究

公路 2004年第5期49卷 142-146页

作者：拾方治孙大权罗芳艳吕伟民朱良镨同济大学交通运输工程学院上海市200092 上海浦东路桥建设有限公司上海市200120

泡沫沥青混合料是一种全新的道路材料 ,其有关特性尚不完全清楚。本文以泡沫沥青稳定 2种骨料 (新砂石料和回收料 )为基础 ,从材料的选取与级配的组成、沥青的最佳发泡条件、混合料拌和方法及养护方案等几个方面提出一种泡沫沥青混合料... 详细信息

泡沫沥青混合料是一种全新的道路材料 ,其有关特性尚不完全清楚。本文以泡沫沥青稳定 2种骨料 (新砂石料和回收料 )为基础 ,从材料的选取与级配的组成、沥青的最佳发泡条件、混合料拌和方法及养护方案等几个方面提出一种泡沫沥青混合料的研究方法 ,并对该材料的物理性质和强度特性进行了研究。结果表明泡沫沥青混合料密度较小 ,空隙率较大 ,其强度能够满足路面设计规范关于基层设计参数的要求。水泥作为填料对泡沫沥青混合料强度影响不大。

关键词：泡沫沥青混合料物理力学特性试验研究道路材料级配密度

木质素-水泥复合改良膨胀土物理力学特性试验研究

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木质素-水泥复合改良膨胀土物理力学特性试验研究

作者：张伟杰中原工学院

学位级别：硕士

针对膨胀土的改良问题,多采用水泥、石灰和粉煤灰等进行土体性质的改善,但这些改良剂对地下环境的影响较大。因此,寻求更加环保无污染的改良剂来代替或者减少对水泥和石灰的使用就显得非常重要。本文选取木质素和水泥作为改良剂,以南阳... 详细信息

针对膨胀土的改良问题,多采用水泥、石灰和粉煤灰等进行土体性质的改善,但这些改良剂对地下环境的影响较大。因此,寻求更加环保无污染的改良剂来代替或者减少对水泥和石灰的使用就显得非常重要。本文选取木质素和水泥作为改良剂,以南阳地区膨胀土为试验土样,并基于基本物理力学试验研究不同掺量、不同含水率、不同压实度和不同养护龄期下改良土的物理力学性质;通过共振柱试验研究不同掺量、不同含水率和不同围压下改良土的动剪切模量和阻尼比的变化规律。本文试验研究的主要结论如下:通过液塑限试验和击实试验,发现水泥和木质素均可以用来降低膨胀土的液塑限和塑性指数。当木质素掺量大于1%时,木质素对膨胀土液塑限和塑性指数的影响更大。经过4%水泥改良后的膨胀土,最优含水率升高,最大干密度下降。在4%水泥掺量下,最优含水率随木质素的加入逐渐降低,而最大干密度则相反。通过无侧限抗压强度试验和直剪试验,可知复合改良后膨胀土的强度随木质素的增加先增后减,在木质素为1%时,改良土强度达到最大。另外,无侧限抗压强度随养护龄期和压实度的增大而增大,且强度主要集中在养护龄期的前7d。在直剪强度指标中,粘聚力的增长幅度大于内摩擦角。通过共振柱试验,给出了木质素和水泥复合改良膨胀土动剪切模量和阻尼比在不同改良剂掺量、含水率和围压下的变化规律。其中,改良土的动剪切模量大于素土,而阻尼比小于素土。在同一围压下,改良土的动剪切模量和阻尼比均随着含水率的升高而降低;在同一含水率下,改良土的动剪切模量和阻尼比均随着固结围压的增大而增大。

关键词：木质素水泥复合改良膨胀土物理力学特性共振柱

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碾压混凝土的物理力学特性

水利水电科技进展 1997年第6期17卷 12-14页

作者：季竹林任旭华宋瑞平深圳宝安集团房地产部河海大学水利水电工程学院

基于碾压混凝土与常规混凝土是两种不同的建筑材料的观点，对碾压混凝土物理力学性能进行了详尽的讨论。结合国内外试验成果，比照国内外同类研究资料，对工程中采用的参数进行了讨论。

关键词：碾压混凝土物理力学特性强度变形弹性模量