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路基填料无机化学改性微细结构研究
| 论文题名： | 路基填料无机化学改性微细结构研究 |
| 关键词： | 高速公路;路基填料;无机改性剂;微细结构;力学性质 |
| 摘要： | 我国的高速公路里程数世界第一，在高速公路的建设中，路基的设计直接控制着高速公路的质量。高速公路建设需要大量的路基填料，对于其性能指标国家规范中有着明确的要求。随着科学技术的发展和环保意识的提高，利用土壤固化剂处理路基填料得到了越来越广泛的应用。 本文以江苏省临海高等级公路的粉土作为研究对象，依托国家自然基金“基于计算材料学原理的路堤填料无机固化剂设计理论研究”，选取NaOH、Na2SiO3、Ca(OH)2作为无机改性剂，对改性后的土体分别进行宏观力学性质和微细结构研究，主要研究内容与结论如下: (1)宏观力学性质 以NaOH、Na2SiO3、Ca(OH)2作为无机改性剂，分别设置四组对照试验进行对比研究。在标准养护条件，分别对改性土体进行加州承载比与固结不排水试验。通过对比研究，发现无机改性荆可以有效提高路基填料的路用性能和抗剪强度指标，说明所用无机改性剂可有效地改善所研究的土体强度。 (2)微细结构研究 对四组土样分别进行X射线衍射分析和CT扫描试验研究其微细结构。通过XRD图谱分析，得出素土中主要成分为石英、高岭石、钾长石、斜长石、方解石和云母，而固化剂主要与其中的高岭石、钾长石、斜长石和云母反应，生成少量方解石和CSH。通过CT扫描试验获得土体内部图像，对图像进行图像增强与图像分割，处理后对图像的平均灰度值、孔隙几何特征和分形维数进行统计，其值与改性土样微细结构变化相对应。三者与土样的宏观力学性质有一定联系，其中平均灰度值与土样CBR值有着明显的线性关系。 (3)颗粒流数值模拟 根据离散元数值模拟原理，按照各土样级配，结合土样CT图像生成颗粒模型。对土样进行双轴试验模拟，以室内固结不排水试验为参照对象，标定颗粒细观参数。将双轴试验模拟结果与试验结果作对比，发现数值模拟结果与室内试验结果较为接近。CT图像的灰度值与模型的颗粒接触刚度有着明显的线性对应关系，说明CT图像细观参数对于颗粒流细观参数标定有一定的参考作用。利用相同的颗粒模型和细观参数，设置对应的伺服机制和加载系统，建立CBR试验颗粒模型。模拟后的贯入曲线与室内试验结果有着很好的对应，计算得到CBR值与室内试验结果接近，说明通过数值模拟得到土样CBR值是可行的。在此基础上，分析了加载后模型的细观力学机制，并研究了摩擦系数、黏结强度和接触刚度与模型CBR值的关系。 |
| 作者： | 许敏 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 方磊 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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