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冻融作用下路基土剪切波速特征及动态回弹模量预估研究
| 论文题名： | 冻融作用下路基土剪切波速特征及动态回弹模量预估研究 |
| 关键词： | 路基土;动态回弹模量;剪切波速;冻融作用 |
| 摘要： | 冻融作用使土体产生水分迁移，并改变土壤结构，导致土体产生一系列的物理变化。回弹模量是评价力学强度的重要参数。我国现行规范中采用路基动态回弹模量代替路基静态模量，但路基土的动态回弹模量测试仍然较为复杂，因此考虑采用一种易于获取的物理参数转换得到路基土动态回弹模量。本文提出采用剪切波速表征路基土的动态回弹模量，探讨了在不同工况下，粉质黏土的剪切波速和动态回弹模量特征，建立相应的转换关系，为路基土模量预估提供一个简便的方法。主要研究内容及获取的研究成果如下： 首先，采用具有热电效应的半导体片，集成温控系统及数据采集系统，组建了室内一维单向冻融循环试验系统；同时，基于弯曲元的原理，自主研制弯曲元剪切波速传感器，采用造波器、滤波器、示波器和定位仪建立剪切波速测试体系。在此基础上，研发出路基土一维单向冻融循环-剪切波速测试系统。 其次，基于剪切波速试验，研究了含水率、压实度、饱和度和冻融次数对路基土的剪切波速的影响，探究了路基土各向异性随饱和度和冻融次数的演化规律，揭示冻融循环作用的影响机理。研究发现含水率和冻融循环次数增加会导致剪切波速下降，各向异性指数增加；压实度对剪切波速影响不呈现出明显的规律性；试件存在临界饱和度，低于临界饱和度时剪切波速随饱和度的增加而增加，高于临界饱和度时则相反。在此基础上，以饱和度和冻融次数为参数建立了剪切波速的预估公式。 最后，利用动态伺服液压材料试验机进行路基土动态模量测试，研究不同压实度、含水率、应力状况、冻融次数对路基土动态回弹模量的影响。研究发现压实度、围压、偏应力增大会导致路基土动态回弹模量显著增大，含水率和冻融循环次数增加则会导致路基土动态回弹模量下降；第一次冻融循环结束后，模量下降幅度最大；考虑压实度、含水率和冻融次数对路基土动态回弹模量的影响，建立了以其为参数的动态回弹模量预估公式。根据剪切波速和动态回弹模量的实测值，拟合得到了二者的直接转换关系；同时，根据剪切波速和动态回弹模量的预估值，建立了以饱和度和冻融次数为参数的波速-模量转换关系。 |
| 作者： | 尹思琪 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张锋;陈志国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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