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[硕士论文] 郑干
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:城市的建设体现了国家的快速发展趋势。近些年来,城市用地呈现出日益紧张的现象,为寻求城市建设的发展空间,不得不向空中或地下延伸,由此促进了基坑工程的快速发展。一方面,基坑工程的兴起加快了城市的建设;另一方面,由于基坑引起的安全事故屡有发生。因此,掌握基坑变形规律,是确保基坑工程及人民生命财产安全的重要环节。
  本文以某市机场基坑周边地表沉降监测项目为例。首先,对测区内采集到的原始监测数据进行预处理,针对监测数据中的奇异值进行探测,对于探测出的奇异值予以舍弃和插补处理,以确保测量数据的准确性;其次,以测区中沉降量最大的DC39-2监测点为例,采用支持向量机回归模型、灰色理论模型及时间序列分析模型三种单一模型对该监测点数据进行预测分析。结果表明,单一模型的数据处理预测精度具有时高时低的不稳定现象,可知仅使用一种单一模型的数据处理预测结果进行决策,定会存有一定的风险。由此,文中提出了组合模型预测的方法,融合以上三种单一模型对数据挖掘的能力,建立基于SVM-GM-时间序列的组合模型。经模型对比分析表明:所建的组合模型有效地克服了单一模型预测中出现的缺陷,不仅提高了模型预测的精度,而且使得预测模型更加稳定、可靠;最后,借助MATLAB和Eviews软件平台,对以上监测数据预处理和预测模型的建立进行编程实现。
  为验证文中结论的可行性,另选取了最大沉降量次之的DC41-2监测点,采用同样方式利用三种单一模型和组合模型进行处理分析,进一步验证了组合模型在数据处理中优越于其他任何单一模型的特点。研究得出的相应结论,可以为相似地质条件下的基坑工程提供一定的参考价值。
[硕士论文] 杨润奇
测绘工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在中国社会经济,科技飞速发展的今天,各种大型工程项目设施的建设大量增加。此外,人口的增加和城镇化进程的加快,使得交通设施的建设尤为重要,但是,由此造成的地表塌陷现象屡见不鲜,威胁着建筑人员以及周边居民的人身安全。为了及时发现和防止这种现象的发生,需要在工程施工阶段对其周边地表进行安全性检查,还需要建立一种沉降监测机制,用来监测和预测地表沉降趋势,以便能够及时的采取相应的措施,避免工程灾害的发生,确保建筑物(构筑物)和人员的安全。
  本文以某市地铁三号线(在建)的临泉西路站基坑周边地表沉降数据为例,选取两个最具有典型代表性的监测点DBC14-2和DBC5-2来进行研究,它们的最大下沉量分别为-17.01和-16.80mm。对灰色模型、卡尔曼滤波模型以及BP神经网络模型进行Matlab程序实现和验算。用降噪前后不同维度灰色模型对第一个监测点进行预测,分析比较得出最优灰色模型;综合卡尔曼滤波模型和BP神经网络模型对该监测点进行预测,分析比较得出结论。采用上述相同方法对第二个监测点进行预测计算,验证三种预测模型在该工程地质条件下的优劣情况。
  对比预测和验证结果表明,经过降噪处理的灰色模型的预测效果优于未降噪处理的灰色模型,且降噪4维灰色模型的预测精度最高;综合卡尔曼滤波和BP神经网络的预测结果表明:利用降噪4维灰色模型预测得到的结果优于卡尔曼滤波模型的,利用BP神经网络模型预测模型得到的结果优于降噪4维灰色模型的;该课题的研究对地表沉降的预测以及相似工程施工和灾害预防具有重要意义。
[硕士论文] 孙思俊
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着基坑工程的发展,基坑工程应用于各种地质条件,临江软弱地层基坑也随之而产生,由于影响临江软弱地层深基坑稳定性因素较多[1],当前众多学者研究起来较为困难。本文以重庆市磁器口深基坑工程为依托,对临江软弱地层深基坑稳定性问题展开研究。论文首先介绍基坑失稳两大形式,分析失稳的主要因素,理论分析得出基坑抗隆起、抗渗流、抗倾覆和抗水平滑移等稳定性系数,主要研究的内容和结论如下:
  1、较系统研究了复合式止水帷幕和坑底加固等相关内容,总结分析防渗止水措施和坑底加固特点和使用范围。在此基础上对依托工程所采取复合式止水帷幕措施为高压旋喷桩搭接高压注浆,坑底加固措施为高压注浆加固。
  2、采用MIDAS/GTS有限元软件,对无止水帷幕和有止水帷幕情况下模拟地下水稳态渗流,得出止水帷幕存在改变了地下水的渗流规律,能有效加强基坑稳定性;对比不同止水帷幕深度和坑底加固深度稳态渗流分析,提出止水帷幕深度范围为25m-29m,坑底加固深度范围为6m-8m,从而验证本工程取值的合理性。
  3、通过模拟磁器口基坑降水开挖应力渗流耦合分析,得到坑底隆起、支护结构位移、内支撑轴力、立柱桩轴力和位移、地表沉降和渗流场规律;分别考虑改变地下水高程、止水帷幕渗透系数和围护桩长度进行数值模拟,得出当止水帷幕系数达到10-4时渗流速度趋于不变,说明此时止水帷幕防渗性好,再减小渗透系数对基坑渗流无影响。
  4、将基坑降水开挖数值模拟得到的数据与结论和部分现场监测数据作对比分析,其稍有差异,但基本能反应出地表沉降、支护结构位移、支撑轴力等相关规律,验证了模型的合理性和可行性,为下文提供合理的模型参数,同时为类似的地质工程提供参考借鉴。
  5、参照上述模型的参数,对软土深基坑坑底隆起因素进行数值分析,分别讨论了改变土体参数、开挖参数、支护结构参数对降水开挖完成后坑底隆起的影响。得到土体重度减小、弹性模量增加、粘聚力和摩擦角增加、开挖宽度减小、开挖深度减小、插入比增加、最下层支撑距离减小、地连墙厚度增大均使基坑隆起量减小。
[硕士论文] 黄泓翔
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:沿海地区软弱土存在着压缩性高、含水率高、天然孔隙比大、强度低等特性,工程中经常需要进行土体加固。现阶段工程中大多在土体中掺入水泥、石灰等用以提高土体的强度,在施工中存在着污染环境、成本过高等缺点。
  本文依托国家自然科学基金项目“基于产脲酶微生物诱导矿化的淤泥吹填土加固机理研究(NO.51708497)”、宁波市自然科学基金项目“生物酶固化淤泥吹填土地基的强度形成机理及耐久性研究(NO.2017A610306)”,将生物酶从路用性能应用到沿海地区的土体固化,掺加生物酶、水泥并设计合适的配合比,对宁波地区的三种土体进行固化处理。在力学特性试验研究的基础上对比分析生物酶对三种土体的加固效果,并着重对生物酶固化滩涂淤泥进行微观结构特性的分析,通过对宏微观试验的结合,探讨生物酶固化滩涂淤泥工程特性及加固机理。
  本文主要开展的研究工作及成果如下:
  (1)通过对三种生物酶固化土进行无侧限抗压强度试验和劈裂强度试验,得到其无侧限抗压强度特性及劈裂强度特性,分析了生物酶固化剂剂量、水泥剂量、龄期等因素对土体强度的影响规律。试验结果表明,生物酶对滩涂淤泥和粉质粘土的强度增长显著,对粉土的增强效果不明显。根据试验结果,得出粘土矿物是生物酶发挥作用的重要因素。
  (2)结合XRD试验,探讨了生物酶对于滩涂淤泥的作用机理。分析表明,单独掺入生物酶时,在固化滩涂淤泥的过程中发生的是物理反应,对土体的化学成分、晶体结构等无影响;生物酶与水泥同时掺入时能够促进水泥的水化速度和水化程度。
  (3)结合SEM试验,从定性和定量上探讨了生物酶固化滩涂淤泥的微观结构特性。分析表明,掺入生物酶能够缩短土颗粒的空间距离,增大颗粒间的联结力,同时能够促进胶凝物质的生成,使其更加致密。
  (4)结合宏微观试验,初步探讨了生物酶固化滩涂淤泥的加固机理,为生物酶固化剂应用于宁波地区实际工程提供理论指导。
[硕士论文] 朱伟杰
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:软土地基处理技术一直以来都是岩土工程领域的热点问题。钉形水泥搅拌桩作为一种基于水泥搅拌桩改进的新技术,近年来在中国沿海地区被广泛使用。本文结合宁波轨道交通路基处理工程,开展室内水泥土配合比试验和钉形水泥搅拌桩钻孔取芯试验,对钉形水泥搅拌桩进行单桩和单桩复合地基静载荷试验;通过桩身布设应变传感器,研究钉形水泥搅拌桩复合地基承载性状。主要研究内容包括:
  (1)通过水泥土室内试验,得到了宁波地区淤泥水泥土强度与水泥掺量及龄期的关系。并通过正交试验,得到水泥土复合外加剂的最优配比为:氯化钙掺量3.0%,氢氧化铝掺量3.0%,DEIPA掺量0.03%。
  (2)通过现场取芯试验得到钉形搅拌桩桩身强度随深度变化的规律,呈阶梯状逐渐衰减,桩身强度离散性较大。粘土中的水泥土强度较高,淤泥中的水泥土强度较低。与室内试验的结果对比,得到桩身强度折减系数为0.21~0.63。
  (3)通过桩身埋设传感器,得到荷载作用下单桩和单桩复合地基桩身荷载传递规律。钉形水泥搅拌桩单桩和复合地基的桩身轴力随着深度的增加逐步衰减,扩大头部分轴力衰减比下部桩体要快。桩身轴力扩散主要集中在扩大头部分。桩身侧摩阻力分布主要位于桩身扩大头部分,在变截面以下,桩身侧摩阻力随着深度的增加迅速减小。
  (4)根据单桩承载力和单桩复合地基承载力现场测试结果,对桩间土折减系数β进行分析研究,得到该试验段钉形搅拌桩复合地基的桩间土承载力折减系数的取值范围可取0.7~0.85,比江苏地区规范中β推荐的取值范围要低。
  (5)采用FLAC3D有限元软件研究钉形水泥搅拌桩复合地基受力特性。分别考虑不同扩大头高度/桩长(H/L)、上下桩径比(D/d)、桩长L和桩间距S对单桩复合地基承载和沉降的影响,得出优化的设计方案:扩大头高度6m、扩大头直径1.0m、桩长15m,桩间距1.8m。并研究不同工况下钉形水泥搅拌桩单桩复合地基的破坏模式。
  本文的研究成果对深厚软土地区钉形水泥搅拌桩的应用有重要的理论指导意义和工程应用价值。
[硕士论文] 黄杰
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着生活水平的改善,人们对健康养生需求越来越大,温泉休闲旅游盛行。本文主要依托由作者主持建设的重庆统景温泉接待中心大型基础工程展开研究。重庆统景是著名的温泉旅游胜地。这些年,随着温泉旅游持续升温,与之配套的基础设施必须跟上,接待设施、温泉泡池等更是重中之重。建筑结构基础的设计和施工非常重要地影响着上部结构和结构周边邻近建筑物的安全稳定性,同时基础的设计施工是否合理与建筑结构总投资、工期息息相关,特别是当地形地貌水文条件复杂的情况下,要想满足经济技术双方面的要求,第一要素是基础形式选择的合理性。本文作者在攻读工程硕士期间参与温泉接待中心建设,并针对其基础工程设计优化开展研究,主要研究内容及结论如下:
  (1)总结归纳常规的基础类型及其适用范围和设计理论,提出背景工程拟采用的几种基础型式;
  (2)从施工工效、材料用量和综合造价上开展独立基础、筏板基础选型研究,确定合理的基础型式;
  (3)基于前人对筏板基础的研究,运用有限元软件建立模型进行筏板基础设计优化研究,依托工程案例,对筏板基础沉降计算进行了一系列研究。从非线性地基模型和线性地基模型下筏板拉应力、地基反力、基础沉降三个方面展开对比分析,研究地基土体非线性对基础受力性能影响规律;同时探究筏板厚度、柱距、外荷载、土体压缩层厚度、混凝土强度对筏板基础沉降的影响规律,得到合理的设计参数,为筏板基础的设计提供依据。
  (4)同时,为缩减筏板基础计算的工作量,本文提出将筏板基础简化为独立基础进行计算,本文着重对筏板基础的沉降简化计算方法进行研究,基于函数拟合的方法,找出了筏板基础沉降的简化计算条件,即可以将筏板基础沉降问题简化成独立基础沉降进行计算柱距与外荷载满足的关系。
  (5)研究独立基础合理的基础布置方式及柱网尺寸,得出合理的设计参数,探求合理设计方案并应用于依托工程;本文还针对基础工作条件非常复杂多变、不确定因素较多的特点,提出采用加设防水板改善柱下独立基础受力变形性能的结构措施。
  本文研究及工作内容可供类似项目的基础设计参考和借鉴,具有一定的理论和实践意义。
[硕士论文] 靳拓
地质资源与地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在未来较长一段时间内,煤炭都将是我国国民经济生产发展的主要能源支撑。随着煤矿开采逐渐进入深部开采阶段,地温、地压等因素对煤矿工程的影响越来越严重,这对深部煤系岩石物理力学性质的研究提出了更高的要求。本论文以淮南煤田潘集煤矿外围山西组岩石为研究对象,通过现场样品选取及岩石薄片显微鉴定,对各岩性岩石结构成分进行了描述,开展了岩石的密度、纵波波速等物理性质测试以及常规条件下的抗压抗拉试验、温度条件下的单轴压缩试验、常规三轴压缩试验等,对山西组岩石在各试验条件下的物理力学性质特征进行了分析,并依托于三轴试验成果,对考虑围压效应的岩石损伤本构模型参数进行了求解。研究成果对山西组煤层开采的顶板管理、巷道维护以及工程安全性预测等有一定的指导意义。取得的主要成果有:
  (1)同一岩类岩石的密度、纵波波速等物理指标以及抗压强度、抗拉强度、弹性模量和泊松比等力学指标存在较大的离散性,揭示了煤系岩石沉积特征对其物理力学性质的主控作用。
  (2)温度对煤系岩石的力学性质有一定的影响,各岩性岩石的抗压强度、弹性模量、变形模量均随着温度的升高出现不同幅度的增大,泊松比随着温度的升高而减小;随温度升高,水分蒸发使煤系岩石硬化而强度增大,煤系岩石的成分和结构是造成部分岩性力学性质波动变化的主要原因。
  (3)砂岩类的抗压强度、粘聚力、弹性模量随着围压的增加均呈现出明显的增大趋势,内摩擦角则呈现减小的趋势,变形模量表现为先增大后减小的特征;其破坏形式为随着围压的增大由以张为主的破裂转变为剪切破裂,转变围压的阈值在15MPa左右。
  (4)基于前人单轴压缩下岩石损伤本构模型的研究成果,以细砂岩三轴压缩试验数据为依托,通过分析模型参数与围压的关系,对考虑围压效应的细砂岩的损伤统计本构模型参数进行了求解,对比分析表明,所求参数较为合理。
[硕士论文] 夏鹏
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:嵌岩桩是指桩端有一部分长度嵌入较硬的岩层内的钻孔、挖孔灌注桩。嵌岩桩的特点就是在竖向荷载作用下承载力较大,而且在地基中沉降量相对较小,适用于多种地基,所以设计人员通常设计桩基时多考虑嵌岩桩类型。但是嵌岩桩的受力特点较为复杂,而且设计规范种类也多,其设计计算方法、检测标准都参差不齐,致使设计人员在设计时往往多采用保险的设计思路,进而在经济方面造成不必要的浪费。为了响应国家提出的节约资源、保护环境、高质量百年工程的号召,研究嵌岩桩在竖向荷载作用下的承载力仍然显得尤为重要。
  本文以理论基础为依据,运用岩土工程中的有限元数值模拟软件着重在嵌岩桩的变截面扩底、等截面桩底以及同方量混凝土情形下的嵌入深度等几个方面对嵌岩桩承载性能的影响做了数值模拟和对比分析。通过数据对比分析,本文得出的主要结论有:
  1.在选择变截面扩底桩为桩基础的情况下,当桩底直径与桩身直径之比小于2.5时可选择增加桩底直径来增加其承载力;而两者之比大于2.5时,可选择增大其桩身直径来提高承载力。
  2.在选择等截面扩底桩的情况下,扩底是可以增加桩的承载力,采取扩底的方法是有效的。在位移相同时,桩的承载力随着扩底部位深度的增加而减少,且减少幅度随着深度增加而越来越大。当桩达到允许沉降量时,随着等截面嵌入深度的增大,其承载力是随之增大的,这是扩底部位桩与岩层的侧阻力起了很大的作用。
  3.同方量混凝土的不同长度、不同直径的桩在各自沉降量达到允许沉降量时,随着嵌入深度的减小或随着嵌入深度与桩径之比的减少,其桩顶能承受最大外荷载也是随之减小的;嵌入深度的减少量越大,其承载力的减少量越大。
[硕士论文] 刘长伟
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:边坡稳定性一直以来都是岩土工程界的一个典型问题,由于组成边坡的岩土材料参数不确定,预测和防治边坡滑移很困难,一旦发生失稳造成的破坏巨大,不仅会影响到所维护建筑物的正常使用,而且还可能会加大对工程的投资,一直以来都受到人们的普遍关注。因此,如何有效地利用边坡,采用何种方式和方法防治和治理滑坡,以此来保证工程建设的安全进行,是目前岩土工程师急需解决的问题。
  目前,在实际工程中用于解决边坡稳定问题的主要有极限平衡法和数值分析法。极限平衡法其思想是根据Mohr-Coulomb强度理论,利用平衡方程求解安全系数。主要包括简化Bishop法、简化普通条分法、不平衡推力传递法等。这种方法最大的不足是假定土体是一个刚体,土体本身的本构关系并没有考虑。而用有限元法分析是把岩土体看成变形体,不但弥补了极限平衡法完全忽略了应力-应变关系的弊端,而且还考虑了材料的属性,以及处理非均匀和各向异性的复杂土体材料,并且不需要做任何假设。计算完成后在得到安全系数的同时,还可以得到破坏时的滑移面、塑性区范围、应力场和位移场等结果,从而弥补了极限平衡法的不足。
  本文采用ANSYS软件,在强度折减法的理论基础上通过实例对边坡的稳定进行了分析,主要内容有:
  1)首先阐述了边坡稳定和抗滑桩的发展历程。其次介绍了用于边坡稳定分析的极限平衡法和有限元法,然后重点论述了强度折减法的原理及其运用。
  2)采取ANSYS软件,在强度折减法的理论基础上对具体实例进行了分析,并在考虑桩—土作用下对另一经典算例进行了稳定性分析,并比较该算例中抗滑桩加入前后稳定系数的变化。另外还探讨了材料的弹模E0和泊松比v折减后对安全系数的影响。
[硕士论文] 孙梦杰
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:目前国内外边坡加固常采用的方法有预应力锚索、土钉墙支护、抗滑桩、挡土墙以及生态护坡等。但是利用高压旋喷桩形成的复合地基,既解决了地基承载力不足的问题,又提高了复合地基的抗剪强度来满足边坡稳定性要求的方法,并不常见。
  本文以“南山·天池林海”项目高压旋喷桩地基处理工程为背景,对不同龄期的桩体、桩间土及复合地基进行了载荷和现场直剪试验,采用变形协调法和传统面积比法分析了旋喷桩的抗压特性,通过桩土分算、桩土合算方法对复合地基抗剪强度进行了分析探究;通过模拟旋喷桩处理边坡的施工过程,分析了其压剪复合特性,保证了工程的安全。
  针对高压旋喷桩压剪复合特性的研究,本文所做工作如下:
  (1)结合旋喷桩的成桩机理、水泥土特性以及相关文献资料,对旋喷桩的工作机理进行分析研究;
  (2)对成桩28天、60天时的单桩、桩间土及复合地基进行了载荷试验,分别采用考虑桩土变形协调与传统面积比法确定了复合地基承载力特征值,并进行了对比分析,研究了旋喷桩的抗压特性;
  (3)对7天、28天、60天时桩体、桩间土、复合地基进行原位直剪试验,与原生土的抗剪强度进行对比分析,采用桩土指标的两种算法分别确定了复合地基抗剪强度,分析了桩土分算时,φs=0、φs≠0情况下的抗剪强度特性;
  (4)通过Flac3d模拟旋喷桩处理边坡的施工过程,计算了边坡的安全系数,结合模拟云图分析比较了旋喷桩的抗剪和压剪复合特性。
[硕士论文] 蒲红
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:边坡稳定性问题一直是岩土工程界的一个重要研究内容,它涉及到道路工程、水利水电工程、建筑工程、桥梁工程、隧道工程等诸多工程领域。随着中国工程建设的迅速发展,高边坡的治理技术急需优化和完善,边坡的加固与防护既与结构的安全运行紧密相关,同时影响到边坡工程的成本。高边坡处治是一项技术复杂、施工难度大的地质灾害防治工程,因此,对高边坡处治技术进行优化设计有着重要的意义。
  本文依托重庆港忠县港区新生作业区一期工程,总结了边坡常用的处治技术,对边坡进行稳定性分析,分析导致边坡失稳的主要因素;结合港口边坡处治措施的特点,对边坡处治进行优化设计,开展了开挖、锚杆和预应力锚索等的优化设计。并采用离散元软件UDEC建立边坡的二维计算模型,分析每个开挖阶段变形情况和破坏模式以及边坡边开挖边支护的稳定性情况。主要结论如下:
  (1)边坡稳定性主要受岩土性质的、水文地质条件、风化、气候作用、地震等的影响。A、B、C三段填方边坡运用理正边坡稳定性计算软件进行边坡的稳定性计算,结果表明按照1∶2放坡后,A、B、C段边坡沿岩土界面及填料内部均处于基本稳定状态。对于J段和K段挖方边坡,由相应的赤平投影图分析可知:J段边坡坡向与岩层倾向近垂直,为切向坡;裂隙Ⅰ与边坡坡向近一致,按照1∶1放坡后,该裂隙将不存在;裂隙Ⅱ与岩层层面交线位于坡内,边坡易发生楔形体破坏。K段边坡按照1∶1分阶放坡后,边坡无不利外倾结构面,边坡稳定性主要受岩体强度控制。
  (2)基于锚杆加固机理和边坡预应力锚固参数的关键因素开展了锚杆和预应力锚索的优化设计,并对锚杆挡墙施工技术和锚索施工技术要求进行详细的说明。对各边坡的治理进行了方案设计,得出两种可行性方案,通过技术安全性、施工可能性、对环境的影响和工程经济性的比对,得出了最优方案。
  (3)根据离散元软件UDEC对J、K段挖方边坡开展二维建模分析,对优化前后的开挖过程位移,剪应力,稳定性系数进行了对比,结果表明优化设计取得了良好治理效果。
[硕士论文] 方海锋
水利工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:我国地属大陆季风性气候,全年降水的不均匀使得大部分河流在夏季都有安全渡汛问题,洪峰过境时很多河段堤防或土石坝都面临巨大的管涌威胁,管涌造成的灾害更是屡见不鲜。鉴于管涌破坏具有较大且较广泛的危害性,论文依托国家自然科学基金青年科学基金项目“基于随机方法的散粒多孔介质相变机理及管涌相变-渗流-应力耦合模型”(编号51409029),结合基金已有的研究结果,试图通过改进的试验孔洞试验来研究化学改良剂改良分散性土后的侵蚀发展过程和抗侵蚀特性。主要的研究内容与成果如下:
  (1)孔蚀试验系统:自行研制了可提供竖向压力条件的孔蚀试验系统,该试验系统主要组成部分有:支架系统、竖向压力加载系统、上游恒定水位施加系统、土颗粒收集系统。该试验系统解决了现有仪器不能对试样施加竖向压力的问题,改进了预制孔成型方法,减小了制样过程中对试样土体的扰动。
  (2)分别揭示了掺入三种不同类型化学改良剂的土体的侵蚀发展规律。利用改进的孔蚀试验系统,开展了掺入化学改良剂后分散性的土孔蚀试验研究,分别探索了掺入含量、养护时间、水力梯度、应力状态等因素对分散性土孔蚀发展规律的影响,通过累积侵蚀质量和流量的监测,对比了三种化学改良剂在不同影响因素下的累积侵蚀质量和流量,分析了不同影响因素对侵蚀速率、流速及试样两端水力梯度的影响规律,总结土体掺入三种化学改良剂后的侵蚀发展规律和在不同条件下的改良效果。
  (3)统计分析了孔蚀试验中不同条件对土体侵蚀指数的变化规律。通过计算和分析侵蚀率和水力剪切力的变化关系,分析结果表明侵蚀率和水力剪切力之间线性拟合度较高;通过综合分析侵蚀指数和临界水力剪切力对比发现,侵蚀指数越大,土体抗侵蚀能力越强;临界水力剪切力随掺入含量的增大而增大;三种改良剂都能提高土体的抗侵蚀能力,相同条件下,掺入聚丙烯酸钠的试样的临界水力剪切力始终是最大的,其最大侵蚀率始终最小的,改良效果最好的掺入聚丙烯酸钠的试样,最差的掺入木钙试剂的试样;综合对比之后,抗侵蚀效果由强到弱分别是聚丙烯酸钠、水玻璃试剂、木钙试剂。
[硕士论文] 张欢
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着我国经济建设的发展和西部大开发战略的实施,许多大型岩土工程相继在寒区开展。目前国内外对岩石的研究多集中在高温和常温状态下,对低温冻结岩石的研究较少,并且大多在是静力学条件下,而对低温岩石在动载作用下力学特性的研究就更少了,因此对低温冻结岩石的研究显得尤为迫切和重要。
  本文采用SHPB试验装置对不同温度、不同加载气压和不同含水状态下的岩石进行了动态冲击压缩试验,研究了低温含水砂岩的动态压缩力学性能,并分析了其能量耗散的规律特征,具体内容如下:
  1.采用SHPB试验装置对6种不同加载气压0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa下的低温含水砂岩试样进行动态冲击压缩试验,分析其动态应力-应变曲线、峰值应变、抗压强度、弹性模量等随应变率的变化规律,以及岩石在不同应变率作用下的破坏形态。
  2.采用SHPB试验装置对6种不同温度-20℃、-15℃、-10℃、-5℃、0℃、常温下的自然含水和自然饱水砂岩试样进行动态冲击压缩试验,分析其动态应力-应变曲线、抗压强度、破坏形态等随低温梯度的变化规律,探究水冰相变对岩石动态力学性能的影响;对比分析含水状态对岩石抗压强度和变形性能的影响。
  3.采用SHPB试验装置对2种不同含水状态(自然含水和自然饱水)的砂岩试样进行6种不同加载速率0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa下的动态冲击压缩试验,分析含水状态对岩石动态力学性能的影响,以及岩石在不同含水状态下的破坏形态。
  4.研究岩石在不同冻结温度、不同加载速率、不同含水状态作用下入射能量、反射能量、透射能量和吸收能量的变化规律,分析吸收能量与岩石破坏形态之间的关系,建立吸收能量与动态抗压强度的拟合关系式。
[硕士论文] 苏海鹏
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:岩石在冲击荷载作用下的动态力学特性一直是岩石力学的重要研究方向。随着近几年专家学者研究的不断深入,许多研究者通过大量的冲击实验在岩石的动态力学特性以及本构模型等方面都取得了丰硕的成果。但对高温作用后石灰岩的动态力学特性还有待进一步深入研究。
  本文主要是通过SHPB试验装置对不同高温后石灰岩试件进行动态冲击压缩和动态劈裂拉伸试验。研究石灰岩在不同高温后应力-应变曲线、峰值强度、峰值应变、应变率、弹性模量以及破坏特征的变化规律等。
  1.利用SHPB试验装置对常温(25℃)、200℃、400℃、600℃等不同高温后石灰岩试件,分别进行了加载气压为0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa下的冲击压缩试验;分析石灰岩的应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、弹性模量、峰值应变)在不同高温后和不同应变率下的变化规律,并分析其在不同应变率下的破坏特征。
  2.利用SHPB试验装置对常温(25℃)、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃等不同高温后石灰岩在20MPa轴压作用下和无轴压作用下进行0.5Mpa加载气压下的冲击压缩试验,分析轴压对石灰岩应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、应变率、弹性模量、峰值应变)随温度变化规律的影响,并分析轴压对不同高温后石灰岩破坏特征的影响。
  3.利用SHPB试验装置对不同岩性石灰岩在常温(25℃)、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃等不同高温后进行0.5MPa加载气压下的冲击压缩试验,分析岩性对石灰岩应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、应变率、弹性模量、峰值应变)随温度变化规律的影响。并分析岩性对不同高温后石灰岩破坏特征的影响。
  4.利用SHPB试验装置对常温(25℃)、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、400℃、500℃、600℃等不同高温后石灰岩试件在0.4Mpa加载气压下进行动态劈裂拉伸试验,分析石灰岩的应力-应变曲线及其动态力学特性(峰值强度、应变率)随温度的变化规律,并分析不同高温后石灰岩的破坏特征。
[硕士论文] 吴明静
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:深部开采、围压及富地热地区、深部岩体工程的开发,都离不开高温环境的影响,研究岩石在高温环境下的动态冲击力学性质有重要的研究价值。分析结果对高温环境下岩石工程稳定性、安全性以及相关岩体的爆破效应具有重要参考依据。
  本文采用组装的高温环境下SHPB试验装置系统,对不同温度下以及不同冲击荷载下的砂岩试件,进行动态冲击压缩、拉伸的力学性能试验研究。得到下面的成果:
  1.利用SHPB试验装置对0.3MPa,0.4MPa,0.5MPa.,0.6MPa,0.7MPa,0.8MPa冲击气压下砂岩试件进行常温、100℃,200℃,400℃,600℃,800℃,1000℃不同温度下的动态单轴压缩试验。得出:同一加载速率下,砂岩试件峰值强度、动态弹性模量、峰值应变随温度变化的关系。砂岩试件冲击的破碎程度随温度的升高表现出先减少再逐渐增大的趋势。高温状态下砂岩的力学性质相对于常温状态下发生了显著的变化,其动态破坏特征反映了砂岩的强度特征。
  2.基于Weibull分布的热损伤本构模型,将温度与荷载的影响组合考虑,建立了适用于深部千米以下岩石的损伤本构模型,为探索深部煤矿爆破破岩新方法提供了理论依据。
  3.采用SHPB试验装置对常温,200℃,400℃,600℃,800℃和1000℃温度下的砂岩试件,进行4.5m/s,5.5m/s,6.5m/s,7.5n/s,8.5m/s,9.5m/s不同加载速率下的动态压缩试验。得出:在不同加载速率下,砂岩试件的峰值强度与加载速率之间呈二次多项式增加;从破坏形态可知,加载速率对砂岩的影响不仅与温度有关还与其本身的性质有关。分析结果对高温环境下岩石工程稳定性、安全性以及相关岩体的爆破效应具有重要参考依据。
  4.采用SHPB试验装置在常温、200℃、400℃、600℃、800℃温度下对砂岩进行0.15MPa、0.25MPa、0.35MPa、0.45MPa、0.55MPa、0.65MPa六种冲击气压下的动态劈裂拉伸试验。结果表明:在相同加载速率下,砂岩试件的动态劈裂抗拉强度随着温度的增加先升高后降低。不同温度下砂岩动态拉伸强度与平均应变率近似幂指关系,且表现出很强的依赖性。
  5.砂岩试件的入射能、反射能、吸收能都随着时间的增加表现出先增大某一数值后保持稳定的趋势。反射能量远远大于透射能量。在相同温度下,随着冲击气压的增加,入射能也随之增加。在同一冲击气压下,800℃入射能、吸收能和反射能要高于常温下相对应的能量。
[硕士论文] 李国强
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:在我国冻土面积约占全国面积的1/5,近年来这些地区正开展大量的基础设施建设,地下建筑以及城市、城际地铁得到快速发展,而冻结法作为一种特殊的施工法,在此发挥了重要的作用,红黏土作为一种特殊土,由于其土性带的“灾害”频繁出现在工程建设中,而当前对于冻结红黏土的研究很少,因此十分有必要对于冻结红黏土的力学特性做进一步的探究。
  本文以重塑红黏土作为试验材料,采用人工冻结法探究不同试验影响因素下冻土的单轴压缩、单轴蠕变的变化特性,引入损伤理论对试验结果进行分析,并采用间接法测冻土的抗拉强度,研究不同试验方法的可行性,分析了不同试验条件下抗拉强度值的变化。冻土单轴压缩试验结果表明,温度对于单轴抗压强度值具有较大的影响,随温度的降低抗压强度值随之增大,引入损伤理论,发现损伤起始应力值随温度的降低而增大,起始应变值则随温度的变化不大,构建了能够良好反映冻结红黏土损伤全过程的损伤本构方程。根据冻土单轴蠕变试验结果,分析了当前不同蠕变模型能够反映出的蠕变规律,引入损伤理论,构建出能够良好体现冻结红黏土蠕变全过程特点的元件模型,尤其可以很好反映蠕变非线性阶段,可以为实际工程提供良好的参考价值意义。采用间接法测冻土的抗拉强度值,发现试样高度对试验测定值影响较大,随着试样高度的增大,影响越来越小,最后趋于稳定值;随着衬垫尺寸的增加,轴向压裂试验测定值随之增大,两者呈线性关系;轴向压裂试验测定值伴随温度的降低而增大。径向压裂试验中的众多加载方式中,荷载板与试样直接接触的方式并不是适合于此次试验条件下的冻结红黏土的抗拉强度测定。冻结红黏土的抗压强度与轴向压力法测定的抗拉强度存在良好的比关系,拉压比在5.0~6.3之间。本文的试验研究成果,可为土质为冻结红黏土的工程提供一定理论参考依据。
[硕士论文] 余柄学
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,随着我国经济的飞速发展,工程建设的领域和规模也越来越大,因而面临的挑战也越来越多,其中一个难题就是地基土在复杂条件下的时间变形特性的研究。在工程设计和施工过程中如果忽略了岩土体的时间变形特性,将会产生严重的工程问题,造成极大的安全隐患。粉质黏土在我国分布广泛,其主要物理力学性能表现为高压缩性、高膨胀性、高含水率以及较低的抗剪强度等方面,这些物理力学特性导致其变形具有十分显著的时效性。
  本文基于土体流变特性的研究现状,以原状和重塑的粉质黏土为研究对象,开展了一系列室内直剪蠕变试验,研究了粉质黏土直剪蠕变特性与含水率、竖向应力以及剪切应力的关系。引入非线性流变理论来分析粉质黏土的剪切流变特性,探究其与时间、应力状态、结构性以及含水率的关系,并提出了幂函数本构关系模型来描述粉质黏土的剪切蠕变特性,具有一定的理论研究价值。通过分析Burgers元件模型的特性来研究淮南地区粉质黏土的剪切蠕变特性,通过与试验值的比较来判断Burgers模型与经验模型的适用性。同时,根据相关理论推导出粉质黏土的长期强度及其影响因素,得出主要结论如下:
  (1)通过拟合并对比相关系数可知幂函数的函数形式与试验结果的吻合度较高,因此采用稍加修正的幂函数进行拟合。
  (2)以原状土试验结果为例,经整理分析,可以得出淮南地区粉质黏土剪切模量与时间及竖向应力的具体关系。
  (3)长期强度与竖向应力呈正比关系,与含水率呈反比关系。粘聚力和内摩擦角随着时间的推移在蠕变过程中均逐渐减小,可用指数函数描述其关系。由此可知淮南地区抗剪强度的降低主要是由于粘聚力的降低引起的。
[硕士论文] 许常伦
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:硅藻泥岩的力学性质是软弱硅藻土土层特性研究中的重要课题,本文通过相应的技术手段,对硅藻泥岩从物质组成、宏微观结构、物理性能、强度特征、力学与冻土力学特性等方面进行系统研究,研究其物理力学性质和变形规律,从而加强对这种特殊的区域性岩土的认识。
  利用X射线光学显微镜通过重建数据图像,提取了样品的整体扫描图与三个不同方向的二维切片信息。通过分析立方体单元的二维截面灰度图,统计出了所提取矿物颗粒体积的百分比。通过对岩心孔隙特征进行分析,获得了孔隙率、孔隙总数、最大孔隙体积、平均孔隙体积等参数,并对不同等效直径的孔隙进行了筛分。最后通过对样品面孔隙率分析统计,获得了连通孔隙与非连通孔隙的体积分数,还对连通孔隙的渗流过程进行了模拟。
  通过对硅藻泥岩在不同围压下条件下进行试验,并利用Excel非线性规划求解,求出了抗剪强度指标,绘制出摩尔破坏应力圆与强度包线,并与实际结果进行了比对,通过人工绘图计算与用线性规划求解方法计算结果误差,发现粘聚力绝对误差在0.2~0.4kPa,内摩擦角绝对误差在0.2~0.5°。
  在低温下硅藻泥岩的研究方面,分别研究了抗压强度和弹性模量与温度的变化关系,并采用FLAC3D软件对冻结硅藻泥岩的单轴压缩过程进行了模拟。并通过分析硅藻泥岩的蠕变曲线,发现模拟退火算法的分数阶导数西原模型可以较好的模拟冻结硅藻土土层的蠕变全过程,可为实际工程提供参考。
[硕士论文] 苏晴晴
土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:挤扩多支盘桩是一种变截面桩,首先是在等截面灌注桩桩孔成形的基础上,通过扩挤设备增设承力盘盘腔,然后灌注混凝土而形成的桩。因其具有承载力高、沉降变形小、经济效益高、适应性强、成桩工艺简单等特点,广泛应用于工程实践中。现有扩挤支盘桩的支盘数量较少但直径较大,支盘形状有圆台形、圆柱形、棱台形、十字形等。
  本文完成的工作如下:
  (1)提出了一种新型扩挤多盘桩并发明了其成形工具,该桩的成形工具已申请发明专利并公开,申请号:201710377924.7。
  (2)根据工程实例,在竖向压力的作用下,针对新型扩挤多盘混凝土灌注桩的竖向承载力、沉降、桩侧摩阻力等竖向承载特性及桩身荷载传递规律的问题进行了数值模拟研究。
  (3)针对盘间距、盘数量和盘径对新型扩挤多盘桩竖向承载力影响的问题,设计了24组对比模型进行数值模拟研究。
  (4)针对新型扩挤多盘抗拔桩的盘间距取值的问题,运用FLAC3D数值模拟软件,建立了6组不同盘间距的模型进行计算分析并与理论计算值进行了对比。
  (5)运用FLAC3D数值模拟软件建立了5组新型扩挤多盘桩对比模型,深入研究了支盘数量对新型扩挤多盘桩极限抗拔承载力的影响并多角度的对桩做了受力分析。
[硕士论文] 许鑫东
建筑与土木工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近几年来,为了提高管桩在软土地层中的承载能力,研发了一种带肋的预制管桩(异型预制桩)与固化土的复合桩基,该桩是基于增加桩身与桩周土的接触面,促使单桩的极限承载力得到提高。采用专业的植桩施工技术,保证了植桩过程中的桩身质量的可靠,施工快速便捷,且对周边的环境无明显影响。本文采取有限元模拟分析方法,通过对静载试验数据分析,研究了异型预制桩与固化土的复合作用机理,分析了异型预制桩与固化土复合桩竖向承载力主要影响因素,建立了承载力计算方法,主要研究内容和取得的成果如下:
  1.依据异型预制桩的结构构造,对不同的沉桩工法下的桩端阻力和桩侧阻力的变化进行分析,避免在沉桩时桩身产生裂缝现象,将劲性植入法与静压法对桩侧阻力和桩端阻力的分布进行对比,总结了劲性植入法的优势。
  2.应用MIDAS/GTS软件对复合桩承载能力进行数值分析,研究了复合桩与芯桩的桩径比、芯桩及固化土的弹性模量比,对复合桩的极限竖向承载力的影响,分析主要影响因素:桩径比和混凝土弹性模量对异型预制桩与固化土之间的复合作用的影响较为明显,而固化土的弹性模量对异型预制桩与固化土之间的复合作用的影响较小,极限承载力随着内外芯的桩径比的增加而增加,而沉降量随之减小,当桩径比在0.5-0.631左右时,桩径比将达到最佳的状态,而极限承载力随着混凝土弹性模量的增加而增加,芯桩与固化土的弹性模量之比最佳在127左右。
  3.依据复合桩极限承载力的主要因素,优化复合桩的极限承载力计算公式,得到最佳的桩径比和混凝土弹性模量,并通过工程实例计算验证了公式的可靠性。在相同的桩径条件下,异型预制桩的单桩极限承载力较PHC管桩提高15%。
  4.结合上海白龙港污水处理厂提标改造工程实例,通过42m、31m两种不同长度的异型复合桩的竖向抗压静载和竖向抗拔静载实测结果与有限元进行对比,验证了有限元分析的可靠性。
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