粘土岩石微观结构对其抗剪强度影响的研究

粘土岩石微观结构对其抗剪强度影响的研究

一、Study on Influence of Microstructure of Clay Rock on Its Shear Strength(论文文献综述)

梁坤[1](2021)在《基于昔格达混合填料中砂泥配比变化的工程力学效应研究》文中认为攀西地区昔格达组砂岩和泥岩分布较广,在此处建设工程需要大量的土石方填料,单是昔格达组砂岩或泥岩自身的工程性质较差,所以工程实践中常常将一定量的砂岩、泥岩混合,达到可以在工程中利用的效果。为了了解不同砂泥配比下昔格达混合料的工程性质,本文就四川省攀枝花市昔格达村砂泥岩组成的混合料进行研究,通过野外地质调查,查明了昔格达地层的地质背景。随后对研究区的砂泥岩样品进行室内实验,主要研究在不同砂泥配比下昔格达混合料的抗剪强度和压缩性,进而为工程实践提供理论参考依据和指导实践操作。通过室内土工实验,确定了各砂泥配合比下混合料的最大干密度和最佳含水率,在相同的击实功作用下,混合料的最大干密度随着泥岩含量的增加而降低,且混合料在泥岩含量小于60%时最大干密度变化较小。据此可知混合料的泥岩含量处在20%~60%时,压实效果较好。采用室内固结试验,得到了泥岩含量的变化对混合料压缩系数的影响较小,且均处于中压缩性土范围内。最后通过直剪试验和三轴压缩试验分别确定了不同砂泥配比下混合料的C、φ值的变化规律,两类实验结果均表明泥岩含量50%~60%时,在100kpa~400kpa的正压力下,抗剪强度能达到峰值。因此,综合上述实验结果可以确定泥岩含量在50%~60%时,可以得到工程力学性质最佳的砂泥配比混合料。借助扫描电镜对混合料组成的重塑样进行观察,采用PCAS软件对扫描后的图像进行统计。得到压缩系数与重塑样微观结构特征两者之间的关系,发现混合料中平均等效孔径和平均孔隙分布维与压缩性的相关性较好,且呈正相关的规律。分析抗剪强度与混合料重塑样微观结构特征的相关性,发现本文统计的几类微观结构参数均与抗剪强度的影响具有较强的相关性。正好对应在宏观上呈现出泥岩占比越多,混合料的C值增加、φ值减少的规律。

秦晓鹏[2](2020)在《季冻区非饱和路基土的强度及微观特性研究》文中提出季节性冻土区非饱和路基土会经受多次反复的冻融循环作用,在公路工程中土体的冻融是破坏路基最为主要的原因所在。由于冻结和融化的交替作用,非饱和路基土内部会受到冻胀的作用,从而改变非饱和土内部的微观结构及宏观的力学性质,使公路在服役期内发生冻胀、翻浆等现象,导致路面横发生破坏。本论文针对张家口地区非饱和路基粉质粘土在不同冻融循环及冻结负温的条件下进行了冻融循环试验,针对冻融循环前后的非饱和路基粉质粘土的土-水特征曲线、强度及微观机理进行了一系列的室内试验,总结出了该地区非饱和路基粉质粘土受冻融循环影响后的强度及微观机理的变化规律,并找到了受冻融影响后的微观机理与强度之间的联系,具体内容和结论如下:对非饱和路基土进行了基本的土力学试验,包括颗粒分析试验、击实试验、液塑限试验,得到非饱和路基土的最优含水率、最大干密度及确定土的种类。确定了非饱和路基粉质粘土的试验方案,为试验的开展提供了方向。对经历不同冻融循环次数和冻结负温的非饱和路基粉质粘土的土水特征曲线进行了测量,并采用使用较为方便的Gardner模型对试验数据进行拟合,拟合度在在97%以上,根据试验结果和拟合数据得到非饱和路基土的减湿率随冻融循环次数的增加先减小后增大,试样的饱和含水率经冻融循环以后较未冻融时均有所降低,残余含水率随循环次数的增加先增加后降低。饱和度随冻结负温的增加而增加,残余含水率随冻结负温的增加先增大后减小。非饱和路基粉质粘土的强度随冻融循环次数的增加呈先减小后趋于稳定的趋势,冻融一次以后其强度降低最为明显,并且冻结负温为-10℃时其粘聚力损伤值最大。由基质吸力引起的累计粘聚力损伤值随冻融循环次数增加呈线性增加趋势,随冻结负温减小呈指数型增加趋势。利用氮吸附法对非饱和路基土进行微观测试,得到不同冻融循环次数及冻结负温影响下的吸附脱附等温线,路基粉质粘土试样等温线为IV型等温线H3型滞回环,土孔状结构为片状例子堆积形成的狭缝孔。通过BET法求得试样经历不同外部条件影响后的比表面积值,根据氮吸附试验的等温线计算出非饱和路基土的分形维数。试验试样的比表面积与分形维数都随冻融循环次数的增加先增大后减小,冻融循环3次时达到最大值,随冻结负温的降低而降低。从微观的角度解释了非饱和路基粉质粘土经多次冻融循环后,基质吸力对非饱和土的粘聚力影响的原因。

张进鹏[3](2020)在《基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固机理研究与工程应用》文中提出地下工程活动常遇不良地质裂隙岩体,注浆加固能够封堵岩体裂隙,改善裂隙岩体的物理力学性能。针对地下工程裂隙岩体注浆加固由于水泥基材料自收缩造成浆岩界面出现微裂缝或充填空隙的问题,本文创新地提出了裂隙岩体自应力浆液加固方法和基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固方法。通过外加剂促使浆液结石体在约束空间内体积膨胀,补偿水泥基材料自收缩同时产生膨胀应力,提高浆液结石体的密实度,改善加固体的受力状态。通过浆液结石体自应力与锚杆轴向应力共同加固岩体,使加固体处于准三维的受力状态,一定程度上恢复了原岩受力状态,显着提高了锚注加固效果。通过理论分析、室内试验、数值模拟、工程应用等方法研究了基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固机理。主要成果如下:(1)分析了裂隙岩体自应力浆液加固原理和基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固原理。自应力浆液加固岩体的优势包括:浆液结石体的密实度和强度得到提高,浆液结石体与岩体形成的固结体受力状态得到改善。浆液结石体膨胀应力和锚杆轴向应力对裂隙岩体最大主应力的提高呈叠加关系。随着岩体与浆液结石体的距离增大,膨胀压力产生的附加应力逐渐减小,且附加应力与浆液结石体体积呈正相关。分析了考虑预应力损失前后锚杆轴向应力与界面剪应力的关系以及锚杆锚固段脱锚前后的剪应力-剪切位移关系。(2)通过纵向自由膨胀率测试、约束浆液结石体强度试验、约束结石体微观分析,研究了自应力水泥浆液膨胀性能与强度特征。随着膨胀剂掺量增大,浆液纵向自由膨胀率和约束结石体强度均先增大后减小,配制自应力注浆材料的最佳膨胀剂掺量为10%。10%膨胀剂掺量超细硅质浆液的纵向自由膨胀率为1.94%,约束状态自应力浆液结石体的峰值强度比普通浆液结石体高50.37%。自应力超细硅酸盐水泥浆液结石体颗粒相互搭接,形成网状结构,密实性明显优于普通浆液结石体。(3)选取不同岩性的预制裂隙岩体进行普通浆液加固和自应力浆液加固单轴压缩试验和声发射试验,并进行砂岩预制裂隙的锚注加固试验。各种岩性试样通过自应力浆液对预制裂隙试样的加固效果均优于普通注浆。随着岩体强度的降低,注浆加固岩体试样的强度折减系数呈增大的趋势,注浆加固对不同岩性裂隙岩体强度的恢复程度排序为砂岩<炭质泥岩<砂质泥岩<煤。随着岩性强度逐渐变弱,浆液加固岩体逐渐由沿着对角线方向剪切滑移破坏向劈裂伴崩解破坏过渡。锚注加固裂隙砂岩经过压密阶段和弹性变形阶段至峰值强度后,出现了明显较长的峰后延缓变形。浆液加固砂岩试样的锚固强度越高,对砂岩试样的峰值强度提高幅度越大。1根和2根锚杆的新型预应力锚注加固砂岩的峰值强度分别比普通锚注加固试件高13.59%、12.65%,新型预应力锚注加固砂岩的优势明显。(4)通过数值模拟研究裂隙倾角、裂隙开度、裂隙粗糙度等裂隙参数对普通浆液加固和自应力浆液加固岩体峰值强度、峰值应变、弹性模量等的影响。当裂隙倾角θ位于θ1<θ<θ2,注浆加固裂隙岩体表现为以沿浆岩界面剪切滑移破坏为主,其它角度表现为以整体劈裂破坏为主。两种浆液加固岩体的峰值强度、峰值应变均随裂隙倾角增大呈现先减小后增大的趋势。不同裂隙开度的普通浆液加固岩体和自应力浆液加固岩体的峰值强度基本分别在3.30MPa和3.65MPa左右。两种浆液加固岩体的峰值强度和峰值应变均随裂隙面粗糙度降低逐渐减小。相同裂隙倾角、裂隙开度、裂隙粗糙度的自应力浆液加固岩体峰值强度和峰值应变均大于普通浆液加固岩体峰值强度。(5)以超细水泥、改性粘土、硅粉、膨胀剂、减水剂、速凝剂为原材料,通过正交试验研制出超细硅质自应力复合注浆加固材料,配方为超细水泥掺量79%、粘土掺量5%、膨胀剂掺量10%、硅粉掺量6%、速凝剂掺量2.9%、减水剂掺量2.5%。该材料具有初凝快、流动性好、膨胀性好、强度高等特点。(6)基于围岩破碎机理分析和原支护方式评价,将基于预应力锚和自应力注的锚注加固方法用于平煤十矿变电所巷道围岩控制,设计了高强预应力注浆锚杆系统和新型锚注支护方案。新型锚注加固后,注浆浆脉充填了围岩裂隙,浆液扩散性良好,填充裂隙的浆液结石体结构较为致密,颗粒相对均匀。预应力注浆锚杆锚索受力稳定,锚固范围内的松散破碎围岩变形得到有效控制。变电所巷道变形逐渐趋于稳定状态,表面围岩最大位移为83mm,围岩变形不大,真正实现了巷道维修后的零修复。

信连凯[4](2020)在《大南湖七矿碱性水环境弱胶结粉砂岩劣化机制研究》文中研究说明本文以大南湖七矿弱胶结粉砂岩为主要研究对象,综合采用理论分析、实验室试验等研究手段,对不同碱性水环境中弱胶结粉砂岩微观结构、矿物组分及宏观力学性质变化规律及宏观破坏特征进行研究,揭示了碱性水环境下弱胶结粉砂岩的劣化机制。主要研究成果如下:(1)确定了大南湖七矿弱胶结粉砂岩胶结形式为孔隙式胶结,胶结物含量较少,碎屑成分多为石英及长石,胶结物为粘土质高岭石,碎屑颗粒通过胶结物彼此胶结,表面有明显的松散颗粒堆积,少量次生孔隙、孔洞发育,为典型的弱胶结软岩;(2)弱胶结粉砂岩碱水浸泡试验和X射线衍射及电镜扫描结果表明:随pH增加,矿物颗粒粒径变小甚至消失,矿物颗粒由圆润变为尖锐,岩石表面出现溶蚀孔洞及裂隙;石英、长石总含量降低,高岭石含量大幅增加,溶液中Al3+、Fe3+、SiO32-浓度升高,K+波动一定时间后稳定在初始浓度,Mg2+、Ca2+浓度降低;(3)受碱性溶液侵蚀的弱胶结粉砂岩力学试验表明:力学参数劣化有明显的时间效应,浸泡时间越长,抗压、抗拉、抗剪强度越低;随pH增加各项力学参数指标降低,弹性模量、粘聚力的劣化敏感性较低,抗压、抗拉强度劣化敏感性较高;应力-应变曲线压密阶段时长增加、应变增大,屈服阶段的峰值应力降低,残余阶段的残余应力显着下降;压缩破坏形式由张拉破坏变为张拉-剪切破坏,剪切破坏形式始终为剪切破坏,表面竖直破裂面增加,拉伸破裂面粗糙度增加;(4)揭示了碱水环境弱胶结粉砂岩劣化主要受到膨胀水化、溶解-溶蚀、离子交换三种水-岩化学作用的影响。pH较低时,以膨胀水化作用及水解作用为主;pH在10左右时,以水解作用、碱性腐蚀作用为主,膨胀水化作用为辅,伴以部分离子交换作用;中强碱性条件时,以碱性腐蚀作用为主,膨胀水化作用为辅,伴以少部分离子交换作用,水解作用基本停止。该论文有图31幅,表10个,参考文献78篇。

魏婷婷[5](2020)在《荷载作用下黄土三维微结构演化及变形破坏机理研究》文中指出黄土高原是地球上黄土分布最集中、面积最大的沉积区,其上贯穿着丝绸之路经济带,是我国西部地区经济建设和社会发展的主战场。但是黄土高原地质环境脆弱,是我国地质灾害发育最为严重的地区之一,频发的地质灾害严重制约着该区的经济和社会发展。黄土特殊的微结构特征是诱发地质灾害的本质原因,掌握黄土的微结构特性是研究其力学行为的基础。目前黄土微结构对其变形和强度的控制机理研究存在不足。本文以董志塬Q3马兰黄土为研究对象,综合野外调查、室内试验、三轴剪切试验、SEM扫描、能谱及CT扫描,首先,基于微米CT扫描,建立了董志塬Q3马兰黄土的三维微结构定量化模型,系统提出了黄土的三维微结构定量化指标体系;其次,首次实现了剪切荷载作用下黄土三维微结构演化的全过程观测,确定了黄土变形前后三维微结构特征及其变化规律;再次,研究了微结构参数对黄土宏观变形的响应规律,确定了微结构参数对变形的敏感性及敏感性排序;最后,建立了黄土宏观变形与微观结构演化、缺陷形成及发展的关联关系,揭示了黄土受荷变形破坏的微观物理机理。论文取得了以下几点创新性成果:(1)基于董志塬Q3马兰黄土的三维微结构模型,对其三维微结构特征有了全面认识。颗粒的三维形貌分三大类:I球或椭球状(3.4%),II板状、盘状或三角状(77.6%),III柱状(19.0%);颗粒在水平方向上随机分布,约23%的颗粒长轴与竖直方向夹角<45°;骨架单元以碎屑颗粒、外包粘土颗粒及团聚体为主,颗粒之间有直接接触和间接接触两种,点接触广泛存在;弱胶结链广泛存在;架空孔隙和粒间孔隙为主要孔隙类型,其次为粒内孔隙。该黄土的疏松多孔、弱胶结、架空排列、不稳定接触等构成其亚稳定结构。(2)根据董志塬Q3马兰黄土三轴剪切试验结果,随着含水率的增加,土体的应力-应变曲线硬化强度减弱,抗剪强度降低;随着围压的增加,曲线由应变软化向硬化型转变,抗剪强度增大。随着含水量的增加,粘聚力呈降低趋势,内摩擦角基本不变,当土体变为软塑和流塑状态时,颗粒之间的摩擦力快速下降,土体的内摩擦角降低。(3)通过对剪切过程中土体微结构特征及宏观变形的观测,发现:1)变形过程中结构非均匀压密,试样中间部位受剪切作用平均孔隙度高于试样上下部,且局部孔隙度标准差逐渐增大。2)变形初期,试样均匀压密;达到强度峰值点时,超大尺寸的孔隙(>200μm)坍塌,弱胶结链破坏,散落的颗粒单元填充到孔隙中,微裂隙形成;峰值后,孔隙结构继续压密,孔隙和孔喉尺寸减小、数量增加,扁平度降低,胶结弱的位置继续破坏,剪切带内部形成多个微裂隙;随着应变增加,孔隙被压缩成多个孔隙,部分微裂隙逐渐贯通。3)变形后颗粒之间接触由点向面转变,排列由架空向镶嵌形式转变。4)颗粒的形貌和尺寸变化不大,剪切带内、外部孔隙分别以等效直径大于43μm、34μm的孔隙为空间的压缩变形做主要贡献;剪切带内孔隙和颗粒的长轴方向角平均值接近剪切带的角度,上和下部的长轴方向角平均值向水平面方向靠近。(4)确定了微结构参数对变形的敏感性并排序:总体上,孔隙比颗粒的敏感性高;孔隙的尺寸-体积分布对变形的响应最大,其次是孔喉的尺寸和孔隙数量,接下来是扁平度、方向角和伸长率。(5)综合上述的结果,黄土变形破坏的微观机理主要从物质组成和结构特征两个方面考虑,对于本文研究的黄土而言,其变形破坏发生的前提条件是其疏松、多孔的结构特征,弱胶结链和架空结构的破坏是发生变形和破坏的直接原因,物质成分是影响变形和破坏的间接因素。

余思喆[6](2020)在《干湿循环作用下镉污染红黏土变形及抗剪强度特征研究》文中进行了进一步梳理红黏土是一种具有区域性特殊黏土,在全国广泛分布,其力学强度较高,可作为良好性能的地基土。随着工业化的发展,重金属废液的不合理排放导致周边土体遭受重金属污染,加上大自然反复降雨蒸发作用,促进重金属离子向土中各个方向的迁移,对土体结构产生影响,危害工程安全建设。因此研究重金属污染的红黏土在干湿循环作用下力学强度及微观结构的改变具有重要的理论与实际意义。本文以广西桂林漓江流域的红黏土为研究对象,人工配置不同浓度的氯化镉溶液作为重金属污染源制成镉污染的桂林红黏土试样,进行不同次数的干湿循环作用,通过室内固结不排水三轴剪切试验和微观扫描电镜试验并结合软件处理图像手段,研究了镉污染及干湿循环作用对桂林红黏土的变形、抗剪强度特性及微观结构的影响,得出以下结论:(1)通过测算干湿循环的脱湿过程中红黏土质量、体积,研究红黏土的含水率、体积收缩率、横向、竖向收缩率随时间变化规律。结果表明:含水率随时间的增长呈指数下降;不同镉离子浓度掺量的红黏土试样在第一次干湿循环作用的脱湿过程中初期产生了体积膨胀,而后收缩至稳定,第二、第三次循环脱湿时试样仅产生了体缩。(2)基于固结不排水三轴剪切试验分析了镉污染及干湿循环作用对桂林红黏土应力-应变关系曲线的影响,探索了红黏土在镉污染和干湿循环条件下抗剪强度的变化规律。结果表明:低围压作用下,无镉污染红黏土应力-应变关系曲线呈理想弹塑性型,镉污染红黏土的为应变硬化型,随着围压、镉离子浓度的增大及干湿循环作用次数的增加,土体应变硬化程度均有所增强;桂林红黏土的抗剪强度峰值随镉离子浓度的增大成指数关系减小,随干湿循环作用次数的增加而增大;随着镉离子浓度增大,红黏土的黏聚力有所降低,内摩擦角增大;随干湿循环作用次数的增加,无镉污染红黏土黏聚力逐渐降低,内摩擦角上升,镉污染红黏土黏聚力先增大而后降低,内摩擦角有了微小的上升。(3)利用扫描电子显微镜试验研究了桂林红黏土经镉离子、干湿循环作用前后微观结构的变化规律。结果表明:镉离子作用溶蚀了红黏土内部胶结物质,改变了单元体间的连结方式,土体孔隙率的增大从而在宏观上表现为力学强度减弱,并且随着镉离子浓度的升高,红黏土微观结构的改变越显着;干湿循环作用使红黏土试样产生体积収缩,通过微观试验观察到土体颗粒单元体间的间距逐渐减小,宏观力学强度增大。

王逢睿[7](2020)在《基于胶结结构劣化的石窟岩石加固关键材料体系研发》文中研究表明本文围绕石窟保护的关键科学问题和技术问题,建立精细的多学科综合调查与研究体系。针对具有长期复杂演化过程的岩石文物综合体,采用精细地质技术进行石窟岩石材料在环境影响下的劣化进程及劣化影响因素分析研究,目的是揭示在环境变化过程和历史进程中文物岩石材料性能劣化的内在规律,从而指导对保护加固技术的研发工作。在此基础上形成石窟文物保护加固的关键材料体系。在探明岩石材料性能下降的内在规律基础上,以“无机矿物聚合反应”为研究切入点,以增强材料在环境因素影响下的耐久性能为目标,验证“通过无机矿物聚合反应提高保护材料耐久性”这一技术推断,发现了偏高岭土作为活性硅铝质材料进行材料胶结结构设计及岩石文物修复的重要价值。并在此基础上进行进一步深度探索,研究了活性偏高岭土对于提高其它保护材料耐久性的可行性,将其拓展到目前石窟文物保护及岩体结构改良常用的材料体系中,研究其提高既有材料体系耐久性的效果及微观作用机制。在试验验证的基础上进行适宜的加固配比体系在现场的应用研究。形成一类石窟文物保护加固的关键技术措施。主要研究结论如下:(1)通过地质调查及无损检测结果表明刘家峡水库的修建、黄羊河水库的修建、窟顶渗水等,都对石窟的安全赋存造成明显影响。天梯山石窟由于受黄羊河水库影响,水分在渗透压作用下主要通过裂隙和岩体孔隙结构补给于石窟岩体;马蹄寺石窟岩体主要受到雪山融水的补给作用,且越靠近山体顶部的洞窟,岩体含水率越高;炳灵寺石窟在刘家峡水库影响下季节性变化明显,岩体在枯水期仍以受到山体内渗水补给为主;北石窟主要受裂隙水和层间渗水补给作用。对导致石窟岩石材料劣化的环境因素监测结果也进一步表明岩体由于连续的水分补给作用常年处于干湿循环交替状态,岩石材料尤其是浅表层劣化严重。因此研究水与岩石的反复循环作用有助于揭示材料劣化机理。(2)通过针对不同特性的砂岩材料设计饱和-干燥循环试验、室内酸碱侵蚀循环试验、电化学加速侵蚀试验等。揭示了岩石材料劣化的共性特征和个性特征。随着干湿循环次数的增加,样品中主要的胶结物质Fe和Ca元素含量显着降低,通过微观结构试验可观测到颗粒间的胶结物质断裂,胶结结构劣化。宏观表现为抗剪强度参数粘聚力c显着降低而内摩擦角Φ变化不大。模拟酸碱溶液侵蚀作用和电化学加速侵蚀作用均表明,增加有利于岩样内离子迁移的措施均能加速岩石材料性能劣化,不同的破坏形式也与岩石材料的微结构有关。而当胶结物质不同、胶结结构形式不同时,同为红色砂岩的炳灵寺石窟岩样和马蹄寺石窟岩样又表现出不同的性能下降规律。分析认为由于组分不同、组分之间的相互结构关系及界面类型等会影响到晶间键的弱化进程。证明岩石材料内部微观组织及其力学界面强度降低对耐久性的影响很重要。因此,对于岩石材料的加固,增强胶结物的联结并导致形成新的矿物相、使内部微观结构重新排列是重要的加固材料研发思路。(3)合理利用无机矿物聚合的反应机理,以偏高岭土和石灰石粉为重要原材料,研究生成的反应物对于岩石材料进行修复加固的可行性。通过对经典聚合理论参数进行本土化改进与修正,通过“水化+聚合”反应调控技术实现材料的匹配性设计。试验结果证明加固材料体系在物理力学性能、工作性能、耐久性能等方面均可以与岩石材料的性能相兼容。反应前的偏高岭土原材料中铝相以六配位为主,五配位和四配位同时存在,反应后部分铝相转化为四配位,Si-O-Si链中的部分SiO4基团被A1O4基团取代,偏高岭土参与反应形成网络聚合结构。由此发现偏高岭土作为活性硅铝质材料进行岩石文物修复的重要价值。经过偏高岭土的“结构增强及结构修饰作用”,所制备的材料体系孔隙结构更均匀,具有更低的吸收率,因而具有比原岩更好的环境稳定性。在反应过程中,可通过调节“聚合+水化”的反应程度合理调控反应物聚合程度,形成与石质文物材料更加匹配的结石体结构,满足对于岩石质文物进行安全和有效加固的作用。(4)由于发现活性偏高岭土进行岩石文物材料胶结结构及耐久性设计的重要价值,将活性偏高岭土应用于提高目前石窟保护所应用的水硬石灰胶凝材料体系的物理力学性能及物质微细观结构性能,试验结果证明具有明显的效果:水硬石灰砂浆中引入偏高岭土,能够降低材料的收缩率,提升体积稳定性,当偏高岭土含量为5%、10%、15%、20%和25%时,复合材料的28d收缩率分别为1.2%、1.0%、0.9%、0.8%和0.6%,相对于水硬石灰砂浆,分别下降20.0%、33.3%、40.0%、46.7和60%;水硬石灰砂浆中引入偏高岭土,能够有效提升材料机械性能,当偏高岭土含量为5%、10%、15%、20%和25%时,56d抗压强度分别提升46.5%、88.4%、153.5%、213.9%和244.2%,56d抗折强度分别提升72.0%、92.0%、116.0%、140.0%和152.0%;从侧面反映出体系微结构性能得到改善和加强。偏高岭土的引入,正好可以弥补原有体系在结构上的不足,作为一种结构修饰材料可以在不明显改变原有体系固有特性的情况下显着改善其稳定性和耐久性。因而可以在岩石质文物修复加固中发挥更好的作用。(5)通过采用活性偏高岭土,对目前石窟危岩体抢险加固水泥材料体系进行合理改性,能够设计制备出具有稳定的强度发展规律、良好工作性、高耐久性的结构加固材料。试验结果表明:将普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥以7.5:2.5进行复掺,并掺加10%的偏高岭土,能够制备出粘接强度较高的加固材料。加入偏高岭土后,能够改善硫铝酸盐水泥水化产物相的界面堆聚形态,使其与既有硬化砂浆结合较好,满足修复补强的要求。该材料体系用于结构修复补强还具有以下优势:高流动性、强度稳定发展,后期强度不倒缩。偏高岭土的掺入提高了硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥复合砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能及抗冻性能,增强了修复补强材料的耐久性。因此,在对有文物体赋存的岩体中进行大体量抢险加固的工程作业时,可选用经偏高岭土改性的水泥材料体系

王岩[8](2020)在《酸性环境下红黏土工程特性变化规律及化学作用机制研究》文中研究表明在中国北方广泛分布一套第三纪红色粉砂质黏土,它的成因、物质组成使其工程特性区别于南方地区红黏土,且在目前的工程建设中发现了一些由红黏土的特性所引发的一系列工程地质问题。同时近些年大量的企业在西北部生产发展,使酸雨在北方地区有扩展趋势。酸雨的化学腐蚀作用会使岩土体的结构、矿物成分和力学性质发生变化,对工程存在一定的安全隐患。研究酸雨对北方红黏土工程性质的影响规律及其化学作用机制具有重要的现实意义。本文以北方庆阳地区第三纪红黏土为研究对象,围绕重塑红黏土在酸性环境的膨胀性、抗剪强度和渗透性的实验变化规律,从化学热力学角度对酸性环境下红黏土存在的水-岩作用机理问题进行分析研究,得到以下几点主要认识:(1)该地区红黏土矿物组成主要是硅酸盐矿物和碳酸盐矿物,其中粘土矿物以伊利石和绿泥石为主并含有少量的伊蒙混层矿物,粒状矿物以石英、长石和方解石为主。根据相关土工试验结果和铁路工程岩土分类标准可将该红黏土判定为坚硬的弱膨胀黏土。(2)通过膨胀率实验,发现重塑红黏土无荷载膨胀率随p H值降低而增加,随干密度增加而增加;通过变水头渗透试验和快速直剪实验,渗透率、黏聚力和内摩擦角随p H值降低而降低,随干密度增加而增加。通过对实验数据综合分析和正交试验分析,认为红黏土压实度达到94%时,酸雨对重塑红黏土的影响程度较小。(3)通过无荷载膨胀率实验,认为红黏土的膨胀具有时效性,可将膨胀过程分为急速膨胀阶段(0~30min)、缓慢膨胀阶段(30~180min)和膨胀稳定阶段(180min以后)。通过变水头渗透试验,认为红黏土渗透率具有干密度区间效应,在低密度区间内(1.45g/cm3~1.55g/cm3)随着干密度增加渗透率急剧减小,在高密度区间内(1.55g/cm3~1.65g/cm3)渗透系数较小且随着干密度的增加渗透系数变化程度较低。(4)通过化学反应式和热力学计算结果分析,认为方解石、钾长石和钠长石等碎屑矿物发生溶蚀作用,促进孔隙和裂隙的发育,使其强度降低、渗透性增加;钠长石在酸性环境下可转化为粘土矿物,使矿物原有的晶型结构发生改变,生成了伊利石或伊蒙混层矿物,使粘土矿物含量增加,膨胀性随之增强。将浸泡后的红黏土进行矿物化学分析,所得到的结果与化学热力学分析结果一致。

姜亚玲[9](2020)在《黄土结构性与非饱和特性关系研究》文中认为黄土作为典型的非饱和结构性土,兼具了结构性与非饱和特性。结构性是土体力学性质的主导因素,非饱和特性则是影响黄土力学性质的重要因素,二者之间联系密切。黄土非饱和特性的改变使其力学性质变得更为复杂,因此有必要对黄土结构性与非饱和特性的关系进行研究,进而揭示结构性与非饱和特性的作用机制。当前,土体结构性研究的重点是结构性的定量化表征,结构性定量化研究在发展量化指标的同时,也应从力学角度分析结构性的形成因素,以明确结构性力学效应的作用机理。土体非饱和特性可由基质吸力、土-水特征曲线等表征,基质吸力作为力学量,体现了非饱和特性的力学效应,基质吸力的降低是黄土结构性减弱并发生湿陷的主要原因之一;土-水特征曲线反映了土体的持水性,是土体非饱和特性的综合体现,相同基质吸力作用时,非饱和特性不同的黄土含水率不同,含水率的差异促使黄土中胶结作用产生不同程度的强化或弱化,进而改变结构性。因此,探究土体非饱和特性(基质吸力、土-水特征曲线等)与其结构性定量化指标之间的相关性,揭示黄土结构性与非饱和特性的作用机制,将对解决黄土分布区工程安全及地质灾害问题具有重要意义。本文以陕西省铜川地区的黄土为研究对象,对定量描述黄土结构性的参数(应力比结构势)以及结构性力(连结作用力、排列作用力)进行了定义,并以基质吸力和土-水特征曲线表征黄土的非饱和特性,进行了黄土结构性与非饱和特性关系的研究。探究了基质吸力改变时,黄土应力比结构势及结构性力的变化规律;通过人工制备结构性黄土的方法制备结构性及非饱和特性均不同的试样,进行了应力比结构势与土-水特征曲线模型参数关系研究,建立了应力比结构势与土-水特征曲线模型参数的函数关系;最后结合CT扫描及PFC3D模拟分析黄土受力条件下结构性的演化过程。主要研究成果如下:基于土体三轴剪切试验建立定量描述土体结构性的参数——应力比结构势,并通过不同含水率原状黄土的三轴剪切试验对应力比结构势的合理性进行验证。应力比结构势的值在[0,1)范围内,其值越趋近于1,表明土体结构性越强,对于结构性极弱的土体,其应力比结构势为0。不同含水率原状黄土的三轴剪切试验表明,应力比结构势能够有效地评价土体结构性。对原状、重塑黄土进行控制基质吸力的三轴剪切及拉伸试验,得到不同基质吸力作用下黄土的应力比结构势及结构性力,探究基质吸力对黄土结构性的影响。在测试吸力范围内(0-450 kPa),总体上应力比结构势随基质吸力的增大呈增大趋势,土体结构性不断增强;低吸力(0-25 kPa)及高吸力(400-450 kPa)范围内结构性变化不大,中间吸力范围内,应力比结构势与基质吸力呈近似线性的正相关。基质吸力增大的过程中,连结作用力不断增大,但其增速逐渐变缓,增速的变化大致分为三个阶段,临界基质吸力约为50 kPa和350 kPa;排列作用力随基质吸力的变化规律与连结作用力相似,但数值上明显小于连结作用力。开展人工制备结构性黄土的研究,并从物质组成,微观结构及力学性质等方面对比人工制备黄土与原状黄土性质的差异,证明了该制样方法的可靠性。人工制备黄土中的CaCO3包括立方体形、纺锤形及包裹于颗粒表面的薄膜形三种,在大部分土粒接触处均存在,分布较广,具有较强的胶结作用。人工制备黄土的抗剪强度远高于原状黄土和重塑黄土。低密度的人工制备黄土具有湿陷性,密度较高时不具有湿陷性,与原状黄土密度相同的人工制备黄土湿陷性弱于原状黄土。以人工制备黄土为研究对象,分析土-水特征曲线模型参数改变时结构性的变化规律。选用van Genuehten(VG)模型对不同密度人工制备黄土的土-水特征曲线进行拟合,结果表明模型中的参数a和残余含水率(?r)与人工制备黄土的应力比结构势呈较强的相关性。以参数a和?r为自变量,应力比结构势为因变量通过多元非线性拟合建立函数关系,并以原状黄土试验数据对该函数关系进行验证,可靠性较高。该函数的参数敏感性分析结果表明,参数a的灵敏度及交互作用均强于?r。通过工业CT对三轴剪切试验中不同受力阶段的人工制备黄土试样进行无损检测,并对不同密度人工制备黄土的三轴剪切试验进行PFC3D模拟,以CT检测结果对数值模拟的可靠性进行验证,分析受力过程中结构性的演化过程。CT扫描表明,加载至100 kPa时,试样结构未发生破坏,200 kPa时结构损伤明显,250 kPa时出现连通的裂缝。PFC3D模拟结果表明,剪切带在应力达到峰值强度附近时形成;弹性变形初期连结作用未发生破坏,弹性变形的中后期迅速发挥,峰值强度时,颗粒间大部分连结作用已发挥;受力初期,力链较为密集,排列作用均匀分布,峰值强度前的塑性变形阶段,强力链增多并形成稳定的受力结构,较强的排列作用集中于强力链分布区,峰值强度以后力链逐渐破坏,排列作用减弱。

杨永浩[10](2019)在《高分子材料改良堆存尾矿力学性能研究》文中认为随着矿业的发展,经选矿甄别后产生的尾矿(人造砂土)被大量地堆积在尾矿库内,形成了具有高势能的泥石流危险源,犹如一个个“炸弹”,随时威胁着库区下游城镇和村落居民生命财产安全与生存环境,安全形势严峻,亟待解决。在诸多影响因素中,堆存尾矿的力学性能是决定尾矿库稳定性的关键因素。为了使我国尾矿库严峻的安全与环境形势得到根本好转,有必要针对堆存尾矿力学性能的改良这一课题开展研究。为此,本文采用理论分析、室内试验和数值模拟相结合的综合性研究方法,以堆存量比较大的铜矿尾矿为研究对象,对尾矿的颗粒形状、矿物成分、赋存环境和常见化合物对尾矿力学性能的影响进行了研究;选择高分子材料作为添加材料开展了尾矿改良的研究,并筛选出了最有效的高分子材料;针对最佳的聚丙烯酰胺(PAM)材料改良尾矿力学性能、老化特性、改良机理等进行了研究;开展了聚丙烯酰胺与玄武岩纤维(PAM-BF)联合改良尾矿力学性能及改良机理研究;对PAM改良尾矿和PAM-BF联合改良尾矿的坝体的加固效果进行了分析。研究成果可为提高尾矿库的稳定性提供理论与技术支撑,为建设平安和谐矿山服务。主要的研究工作与取得的成果如下:(1)通过光学显微技术与图像处理技术,采用扁平度、圆度、凸度和粗糙度等4个量化指标,选取金、锡、铜和铁矿等4种尾矿的颗粒形态进行了系统测试与量化分析,并与建筑用天然河沙和海沙的颗粒形态特征进行比较,从微细观层面揭示了尾矿颗粒形貌特征及与天然砂土颗粒在形貌方面的差异。(2)对尾矿的矿物成分和化学成分、尾水的水质和潜在的尾矿-尾水化学作用进行了分析。基于化学改良土体方法的思路,从内生动力的角度出发,通过试验研究了常见化合物(酸、碱溶液和CaCl2、FeCl3溶液)对尾矿力学性能的影响。试验结果表明常见化合物改良尾矿力学性能的效果不太理想,有必要寻找其它类添加材料开展改良尾矿力学性能的研究。(3)沿袭化学方法加固土体的思路,基于已有的高分子材料加固土体的研究成果,选择了聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇和木质素磺酸钙等4种高分子材料作为添加剂,利用土工试验(直剪试验)研究了高分子材料种类、高分子材料掺入量和养护时间等因素对尾矿力学性能的影响,并通过浸水试验、干湿循环试验和冻融循环试验分别对高分子材料改良尾矿的水稳性和耐老化性进行了研究,进一步检验了高分子材料改良尾矿后,其力学性能受外界因素影响的程度。得出聚丙烯酰胺(PAM)对尾矿力学性能的改良效果最佳,且改良后的尾矿具有良好的水稳性和耐老化性能。(4)以尾粉质黏土、尾粉土和尾粉砂等3种尾矿为研究对象,利用固结试验、静三轴试验和动三轴试验,系统地研究了聚丙烯酰胺(PAM)对3种尾矿(尾粉质黏土、尾粉土和尾粉砂)的改良效果,以及改良后的尾矿动力学性能,包括固结特性、抗剪强度(粘聚力和内摩擦角)、动强度、动剪切模量、阻尼比、动孔隙水压力变化规律等。得出PAM能有效地改善尾矿的压缩性和抗液化特性。PAM改良尾矿的抗剪强度的效果还与尾矿种类有关。(5)采用CT扫描和X射线衍射分析等技术手段,从微细观层面上,对聚丙烯酰胺(PAM)与尾矿颗粒的相互作用等进行了分析测试,得出PAM能使尾矿内部结构更均匀,但PAM并未与尾矿颗粒发生化学反应生成新的物质。说明PAM改良尾矿的作用应该为吸附作用。通过吸附试验对PAM在尾矿中的吸附性能以及影响因素进行了研究,深入探究了PAM改良尾矿的作用机理。(6)通过土工试验(直剪试验和三轴压缩试验)对聚丙烯酰胺(PAM)与玄武岩纤维(BF)联合(PAM-BF)改良尾矿的力学性能进行了试验研究,并借助扫描电子显微镜技术和CT扫描技术,从微观层面研究了PAM和BF与尾矿之间的相互作用,得出PAM会使单一BF加固尾矿的加筋机制得到进一步加强,从而有效地提高了尾矿的抗剪强度。(7)分别对未改良尾矿、采用PAM改良尾矿和PAM-BF联合改良尾矿的坝体稳定性进行了计算,得出利用PAM改良或PAM-BF联合改良尾矿后均能有效地提高尾矿坝的稳定性,且PAM可使尾矿坝抗地震液化得到提高。

二、Study on Influence of Microstructure of Clay Rock on Its Shear Strength(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、Study on Influence of Microstructure of Clay Rock on Its Shear Strength(论文提纲范文)

(1)基于昔格达混合填料中砂泥配比变化的工程力学效应研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及依据
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 昔格达地层研究现状
        1.2.2 昔格达组矿物组成研究现状
        1.2.3 昔格达混合料工程效应影响因素研究现状
        1.2.4 岩土体微观研究现状
        1.2.5 存在的问题
    1.3 研究内容与方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 研究方法
        1.3.3 技术路线图
        1.3.4 主要工作量
2 研究区地层岩性特征及混合料制备
    2.1 研究区地层岩性特征
        2.1.1 交通位置
        2.1.2 研究区特征剖面
        2.1.3 地层岩性
        2.1.4 地质构造与地震
        2.1.5 昔格达地层分布特征
    2.2 混合料设计及制备
        2.2.1 混合料的设计
        2.2.2 混合料的制备方法
    2.3 本章小结
3 昔格达混合料的物理性质
    3.1 含水率测定
    3.2 昔格达混合料比重试验
    3.3 昔格达混合料主要矿物组成及含量
    3.4 颗粒级配分析
    3.5 本章小结
4 昔格达混合料的力学性质研究
    4.1 昔格达混合料击实试验
        4.1.1 试验步骤
        4.1.2 试验结果分析
    4.2 昔格达混合料压缩试验
        4.2.1 试验步骤
        4.2.2 试验结果分析
    4.3 昔格达混合料直剪试验
        4.3.1 试验步骤
        4.3.2 试验结果分析
    4.4 昔格达混合料三轴压缩试验
        4.4.1 试验步骤
        4.4.2 试验结果分析
    4.5 结合工程实践分析
    4.6 本章小结
5 昔格达混合料微观结构特征与力学性质之间的关系
    5.1 昔格达混合料电镜扫描实验
        5.1.1 试样取样与固结
        5.1.2 SEM样品制备
        5.1.3 图像处理
    5.2 微观图像定性分析
        5.2.1 不同砂泥配比混合料与微观结构的关系
        5.2.2 微观结构与力学性质的关系
    5.3 微观图像定量分析
        5.3.1 孔隙形态变化特征
        5.3.2 孔隙分布变化特征
        5.3.3 微观结构参数与力学性质的关系
    5.4 本章小结
6 结论
    6.1 取得的主要成果
    6.2 存在的问题
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(2)季冻区非饱和路基土的强度及微观特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及论文选题
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 非饱和土土-水特征曲线的研究现状
        1.2.2 冻融循环对非饱和土强度影响的研究现状
        1.2.3 土体微观试验的研究进展
    1.3 本文研究的主要内容及技术路线
        1.3.1 本文研究主要内容
        1.3.2 技术路线
第2章 试验材料及试验方案
    2.1 试验材料
        2.1.1 土料颗粒分析
        2.1.2 液塑限试验
        2.1.3 试验用土分类
        2.1.4 击实试验
    2.2 试验方案
    2.3 本章小结
第3章 冻融循环对非饱和土土-水特征曲线的影响研究
    3.1 非饱和土土-水特征曲线的测定
    3.2 非饱和土土-水特征曲线的拟合模型
    3.3 冻融循环次数对粉质粘土SWCC的影响
    3.4 冻结负温对粉质粘土SWCC的影响
    3.5 本章小结
第4章 冻融循环对非饱和土强度的影响研究
    4.1 非饱和土抗剪强度试验
    4.2 冻融循环次数对于非饱和土强度的影响
    4.3 冻结负温对非饱和土强度及参数的影响
    4.4 不同冻融条件对毛细粘聚力的影响
    4.5 本章小结
第5章 路基非饱和土经冻融循环后的微观特性研究
    5.1 氮吸附实验过程及实验原理
    5.2 试验结果
    5.3 不同外部因素对其比表面积的影响
    5.4 不同冻融条件对非饱和路基土分形维数的影响
    5.5 结果讨论
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术成果
致谢

(3)基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固机理研究与工程应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 注浆加固理论与应用研究现状
    1.3 预应力锚注加固机理与应用研究现状
    1.4 存在的问题
    1.5 主要研究内容与技术路线
2 基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固机理
    2.1 引言
    2.2 基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固原理
    2.3 裂隙岩体新型预应力锚注加固力学分析
    2.4 浆液自应力对岩体的加固作用分析
    2.5 预应力注浆锚杆锚固力学分析
    2.6 本章小结
3 超细硅质自应力浆液膨胀性能与强度特征试验研究
    3.1 引言
    3.2 超细硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥性能研究
    3.3 超细硅酸盐水泥浆液膨胀性能试验研究
    3.4 超细硅质自应力浆液强度特征与微观分析
    3.5 本章小结
4 基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固力学性能试验研究
    4.1 引言
    4.2 不同岩性裂隙岩体自应力浆液加固力学试验研究
    4.3 裂隙岩体新型预应力锚注加固试验研究
    4.4 裂隙参数对岩体注浆加固效果影响试验研究
    4.5 本章小结
5 超细硅质自应力复合注浆加固材料试验研制
    5.1 引言
    5.2 浆液原材料分析
    5.3 试验设计与试验方法
    5.4 试验结果与分析
    5.5 本章小结
6 工程应用与效果分析
    6.1 引言
    6.2 工程地质概况
    6.3 巷道破坏机理分析与原支护方式评价
    6.4 新型高强预应力注浆锚杆系统设计
    6.5 基于预应力锚和自应力注的巷道锚注支护方案
    6.6 工程应用效果评价与分析
    6.7 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 研究展望
参考文献
作者简历
致谢
学位论文数据集

(4)大南湖七矿碱性水环境弱胶结粉砂岩劣化机制研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容与技术路线
2 大南湖七矿弱胶结地层赋存情况和地下水环境
    2.1 弱胶结围岩赋存特征
    2.2 地下水赋存条件与水化学特征
3 碱水环境弱胶结粉砂岩微观结构劣化研究
    3.1 试验方案设计
    3.2 不同碱性环境浸泡下试样形貌侵蚀特征
    3.3 不同碱性环境浸泡下试样矿物组分变化分析
    3.4 浸泡液pH值及离子浓度变化规律
    3.5 本章小结
4 碱水pH对弱胶结粉砂岩力学特性的影响规律
    4.1 碱水pH对弱胶结粉砂岩压缩力学特性影响规律
    4.2 碱水pH对弱胶结粉砂岩拉伸力学特性影响规律
    4.3 碱水pH对弱胶结粉砂岩剪切力学特性影响规律
    4.4 本章小结
5 水-岩化学作用下弱胶结粉砂岩劣化机制
    5.1 水-岩化学作用类型及作用机理
    5.2 膨胀水化作用对弱胶结粉砂岩的破坏机理
    5.3 溶解、溶蚀作用对弱胶结粉砂岩的破坏机理
    5.4 离子交换作用对弱胶结粉砂岩的破坏机理
    5.5 大南湖七矿地下水环境下弱胶结粉砂岩劣化机制分析
    5.6 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(5)荷载作用下黄土三维微结构演化及变形破坏机理研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状及存在的问题
        1.2.1 黄土的力学特性研究现状
        1.2.2 黄土力学特性与微结构的关系研究现状
        1.2.3 黄土微结构研究现状
        1.2.4 存在问题
    1.3 研究内容及技术路线
    1.4 本文创新点
第二章 研究区地质环境条件
    2.1 地质环境条件
        2.1.1 地理位置
        2.1.2 气象水文
        2.1.3 地形地貌
        2.1.4 地层岩性
    2.2 黄土基本物理性质
        2.2.1 试样来源
        2.2.2 物理性质
        2.2.3 粒径级配
    2.3 黄土的成分特征
    2.4 黄土基本微结构特征
    2.5 本章小结
第三章 黄土微结构观测方法及三维定量表征
    3.1 引言
    3.2 黄土微结构观测
        3.2.1 试样制备
        3.2.2 微结构观测方法
    3.3 黄土三维微结构模型建立
        3.3.1 图像预处理
        3.3.2 图像分割
        3.3.3 提取代表单元体(REV)
    3.4 黄土三维微结构定性分析
        3.4.1 颗粒接触关系
        3.4.2 颗粒组合形式
    3.5 黄土三维微结构定量参数
        3.5.1 定量参数
        3.5.2 颗粒尺寸分布
        3.5.3 颗粒的形貌
        3.5.4 颗粒定向分布
        3.5.5 孔隙尺寸分布
        3.5.6 孔隙的形貌
        3.5.7 孔隙定向分布
    3.6 三维微结构定量表征的优势
    3.7 本章小结
第四章 原状黄土剪切变形特性
    4.1 室内三轴剪切试验
        4.1.1 试验方案
        4.1.2 试验仪器
        4.1.3 试样制备
    4.2 土体应力-应变特性分析
        4.2.1 含水量对土体应力-应变特性的影响
        4.2.2 围压对土体应力-应变特性的影响
    4.3 土体抗剪强度分析
        4.3.1 含水量及围压对土体抗剪强度的影响
        4.3.2 含水量对土体抗剪强度指标的影响
    4.4 土体变形分析
        4.4.1 体应变特性分析
        4.4.2 土体变形特征及破坏类型
    4.5 本章小结
第五章 黄土剪切变形过程中微结构演化
    5.1 微结构试样提取
    5.2 变形过程中局部微结构特征
    5.3 变形过程中局部孔隙度演化
        5.3.1 原状黄土局部平均孔隙度分布
        5.3.2 变形过程中局部平均孔隙度演化
    5.4 变形过程中局部孔隙结构演化
    5.5 本章小结
第六章 剪切破坏前后黄土三维微结构定量表征
    6.1 试验方案
    6.2 颗粒特征定量分析
        6.2.1 颗粒尺寸分布
        6.2.2 颗粒形貌分布
        6.2.3 颗粒的定向性分析
    6.3 孔隙特征定量分析
        6.3.1 孔隙度变化
        6.3.2 孔隙尺寸分布
        6.3.3 孔喉尺寸分布
        6.3.4 孔隙形貌
        6.3.5 孔隙定向
    6.4 本章小结
第七章 黄土剪切变形破坏微观机理分析
    7.1 三维微结构敏感参数分析
        7.1.1 相对熵公式推导
        7.1.2 微结构参数相对熵计算
    7.2 变形破坏微观物理机理探讨
    7.3 本章小结
结论与展望
    结论
    不足与展望
参考文献
攻读学位期间所取得的成果
    发表的学术论文
    获得的科研奖励
    参与的科研项目
    参加学术会议
致谢

(6)干湿循环作用下镉污染红黏土变形及抗剪强度特征研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 选题依据及研究意义
    1.2 红黏土研究现状
        1.2.1 红黏土的成因及矿物成分
        1.2.2 红黏土的变形特征
        1.2.3 红黏土的强度特性
        1.2.4 红黏土的微观结构
    1.3 干湿循环对土体力学特性影响研究现状
    1.4 重金属污染土研究现状
        1.4.1 重金属污染土物理性质研究现状
        1.4.2 重金属污染土体力学性质研究现状
        1.4.3 重金属污染土体微观结构研究现状
        1.4.4 重金属污染土固化处理技术研究现状
    1.5 研究内容及技术路线
        1.5.1 本文主要研究内容
        1.5.2 技术路线
第2章 试验材料及试验方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 试验土的选取
        2.1.2 试验土的基本物理性质
        2.1.3 污染源的选择
    2.2 试样制备与试验方案
        2.2.1 试样制备
        2.2.2 试验方案
        2.2.3 试验方法
第3章 干湿循环作用下镉污染红黏土变形特征研究
    3.1 干湿循环作用对红黏土收缩变形的影响
    3.2 干湿循环作用下镉污染红黏土应力-应变关系研究
        3.2.1 围压对红黏土应力-应变曲线关系的影响
        3.2.2 镉离子浓度对红黏土应力-应变曲线关系的影响
        3.2.3 干湿循环对红黏土应力-应变曲线关系的影响
    3.3 红黏土应力-应变关系的双曲线拟合
        3.3.1 围压与b值的关系
        3.3.2 污染浓度与b值的关系
        3.3.3 干湿循环次数与b值的关系
    3.4 本章小结
第4章 干湿循环作用下镉污染红黏土抗剪强度特征研究
    4.1 围压对镉污染红黏土抗剪强度的影响研究
    4.2 污染浓度对红黏土抗剪强度及其指标的影响研究
        4.2.1 污染浓度对红黏土抗剪强度的影响研究
        4.2.2 污染浓度对红黏土抗剪强度指标的影响研究
    4.3 干湿循环作用对红黏土抗剪强度及其指标的影响研究
        4.3.1 干湿循环作用对红黏土抗剪强度的影响研究
        4.3.2 干湿循环作用对红黏土抗剪强度指标的影响研究
    4.4 红黏土抗剪强度及其指标影响因素显着性检验分析
        4.4.1 显着性检验分析原理
        4.4.2 红黏土抗剪强度影响因素的显着性分析
        4.4.3 红黏土抗剪强度指标影响因素的显着性分析
    4.5 本章小结
第5章 干湿循环作用下镉污染红黏土微观结构特征研究
    5.1 干湿循环作用下镉污染红黏土微观特征分析
        5.1.1 镉离子浓度对红黏土微观结构的影响
        5.1.2 干湿循环对红黏土微观结构的影响
    5.2 红黏土微结构的定量分析
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
个人简介、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文
致谢

(7)基于胶结结构劣化的石窟岩石加固关键材料体系研发(论文提纲范文)

中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 选题依据及研究意义
        1.2.1 选题依据
        1.2.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 文物岩石材料性能劣化的研究现状
        1.3.2 石窟保护加固技术及材料的研究现状
    1.4 主要研究内容与技术路线
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 技术路线
    1.5 关键技术问题及创新点
        1.5.1 关键技术问题
        1.5.2 创新点
第二章 典型砂岩石窟现状及水分赋存状况评估
    2.1 石窟赋存现状及环境地质条件概述
        2.1.1 石窟赋存现状概述
        2.1.2 石窟赋存环境地质条件概述
    2.2 石窟岩体水分赋存状况评估
        2.2.1 试验设备与原理
        2.2.2 炳灵寺石窟测定结果
        2.2.3 马蹄寺石窟测定结果
        2.2.4 天梯山石窟测定结果
        2.2.5 北石窟测定结果
    2.3 石窟赋存的环境影响因素监测研究
        2.3.1 监测设备与监测原理
        2.3.2 天梯山石窟环境监测
        2.3.3 北石窟环境监测
    2.4 本章小结
第三章 砂岩石窟岩石材料劣化对比研究
    3.1 岩石材料的物理力学及微细观性能
        3.1.1 物理力学性能试验
        3.1.2 物质组成
        3.1.3 岩石材料微细观结构性能
    3.2 岩石材料性能劣化的干湿循环对比试验
        3.2.1 试验方案设定
        3.2.2 饱和-干燥循环试验结果分析
        3.2.3 天梯山石窟岩石材料崩解试验结果
    3.3 岩石材料性能劣化的酸、碱循环对比试验
        3.3.1 试验方案设定
        3.3.2 试验结果分析
    3.4 电化学加速侵蚀试验
        3.4.1 试验设备
        3.4.2 试验程序及测试指标
        3.4.3 试验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 应用于石窟加固的偏高岭土矿物聚合物的研发
    4.1 无机矿物聚合反应物的结构及性能特点
    4.2 矿物聚合物基体配合比设计思路
    4.3 原材料及试验方法
        4.3.1 试验用原材料
        4.3.2 试验方法
    4.4 矿物聚合物基体配制
        4.4.1 偏高岭土激发机制研究
        4.4.2 矿渣的激发机制研究
        4.4.3 偏高岭土复合体系矿物聚合物的配制
    4.5 掺加石粉矿物聚合物修补材料的配制
        4.5.1 石粉性能评价与表征
        4.5.2 掺加石粉修补材料的性能
        4.5.3 矿物聚合物修补材料的微观作用机制
    4.6 材料体系应用的适宜性分析
    4.7 本章小结
第五章 偏高岭土对水硬石灰胶凝材料体系的改性研究
    5.1 原材料及试验方法
        5.1.1 试验原材料
        5.1.2 试验方法及设备
    5.2 试验配合比及样品制备
    5.3 性能测试与分析
        5.3.1 收缩率
        5.3.2 超声波波速
        5.3.3 孔隙率及渗透系数
        5.3.4 抗压强度
        5.3.5 抗折强度
    5.4 微观作用机制
        5.4.1 固化反应产物物相分析
        5.4.2 固化反应产物FT-IR分析
        5.4.3 固化反应机理分析
    5.5 材料体系应用的适宜性分析
    5.6 本章小结
第六章 偏高岭土对石窟危岩体抢险加固材料的改性研究
    6.1 岩体快速抢险加固材料的性能要求与发展
        6.1.1 岩体快速抢险加固材料的应用研究现状
        6.1.2 岩体快速抢险加固材料的性能要求
    6.2 石窟危岩体快速抢险加固材料体系的配合比设计
        6.2.1 配合比设计思路
        6.2.2 配合比设计
    6.3 原材料及试验方法
        6.3.1 试验用原材料
        6.3.2 试验方法
    6.4 抢险加固材料的基本性能及耐久性能比较研究
        6.4.1 工作性能
        6.4.2 力学性能
        6.4.3 耐久性能
    6.5 抢险加固材料体系微观性能研究
        6.5.1 水化产物物相分析
        6.5.2 水化产物热失重分析
    6.6 材料体系应用的适宜性分析
    6.7 本章小结
第七章 结论
    7.1 主要结论
    7.2 研究展望
参考文献
在学期间的研究成果
致谢

(8)酸性环境下红黏土工程特性变化规律及化学作用机制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 红黏土特征研究现状
        1.2.2 红黏土工程特性研究现状
        1.2.3 酸溶液对红黏土影响研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法及技术路线
        1.4.1 研究方法
        1.4.2 技术路线
第2章 红黏土基本特征研究
    2.1 地理位置及地质概况
    2.2 红黏土矿物化学成分研究
        2.2.1 实验原理及方法
        2.2.2 实验结果
    2.3 红黏土基本工程性质
        2.3.1 含水率及液塑限实验
        2.3.2 红黏土抗剪强度实验
        2.3.3 红黏土膨胀性实验
    2.4 本章小结
第3章 酸性条件下红黏土工程特性研究
    3.1 实验样品制备
        3.1.1 土样制备
        3.1.2 酸性溶液制备
        3.1.3 样品酸性浸泡
    3.2 酸性环境下红黏土膨胀性研究
        3.2.1 红黏土膨胀时效性分析研究
        3.2.2 酸度和干密度对红黏土膨胀性影响规律
    3.3 酸性环境下红黏土抗剪强度研究
        3.3.1 干密度对红黏土强度影响规律
        3.3.2 酸度对红黏土强度影响规律
    3.4 酸性环境下红黏土渗透性研究
        3.4.1 实验过程
        3.4.2 干密度对红黏土渗透性影响规律
        3.4.3 酸度对红黏土渗透性影响规律
    3.5 影响因素敏感度分析
        3.5.1 正交试验基本概念
        3.5.2 正交试验方案设计
        3.5.3 正交试验计算结果分析
    3.6 酸性环境下红黏土压实度控制
    3.7 本章小结
第4章 红黏土性质劣化的化学热力学分析
    4.1 酸性环境下红黏土水-岩作用机制
        4.1.1 矿物溶蚀作用
        4.1.2 离子交换作用
        4.1.3 水解作用
        4.1.4 粘土矿物吸水膨胀作用
    4.2 红黏土矿物的化学热力学反应的研究
        4.2.1 热力学计算公式及定义
        4.2.2 反应方向及平衡条件
        4.2.3 化学热力学计算分析
    4.3 酸性环境下红黏土化学热力学反应验证
    4.4 本章小结
结论及展望
    结论
    展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间科研成果
附录 A-XRD分析图谱

(9)黄土结构性与非饱和特性关系研究(论文提纲范文)

中文摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题依据及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 黄土结构性研究进展
        1.2.2 黄土非饱和特性研究进展
        1.2.3 黄土结构性与非饱和特性关系研究进展
        1.2.4 人工制备结构性土研究进展
    1.3 存在的问题与不足
    1.4 本文主要研究内容及创新点
        1.4.1 研究内容及技术路线
        1.4.2 创新点
第2章 研究用土样的基本性质
    2.1 土样来源
    2.2 土样初始水平应力
    2.3 试样物质成分
        2.3.1 粒度成分
        2.3.2 矿物成分
        2.3.3 易溶盐与CaCO_3 含量
    2.4 物理性质与湿陷性
        2.4.1 物理性质
        2.4.2 湿陷性
    2.5 土-水特征曲线
        2.5.1 试验方案
        2.5.2 试验结果
第3章 基于残余强度的结构性参数的建立
    3.1 应力比结构势的提出
        3.1.1 结构性土的破损机理
        3.1.2 应力比结构势的定义
    3.2 应力比结构势的验证
        3.2.1 试验方案
        3.2.2 不同含水率原状黄土的抗剪特性
        3.2.3 不同含水率原状黄土的结构性
第4章 不同基质吸力作用下原状黄土的应力比结构势
    4.1 试验方案及设备
    4.2 不同基质吸力作用下原状黄土的抗剪特性
        4.2.1 破坏方式
        4.2.2 应力-应变曲线形态
        4.2.3 应力-应变曲线特征值
    4.3 不同基质吸力作用下原状黄土的应力比结构势
第5章 不同基质吸力作用下原状黄土结构性力变化研究
    5.1 结构性力及其组成
    5.2 试验方案
        5.2.1 拉伸试验
        5.2.2 三轴剪切试验
    5.3 拉伸试验结果及分析
        5.3.1 原状黄土的抗拉特性
        5.3.2 重塑黄土的抗拉特性
        5.3.3 不同基质吸力作用下原状黄土的连结作用力
    5.4 重塑黄土的非饱和三轴剪切试验
        5.4.1 重塑黄土的抗剪特性
        5.4.2 不同基质吸力作用下原状黄土的排列作用力
第6章 人工结构性黄土的制备及其工程性质
    6.1 结构性黄土的制备方法
    6.2 人工制备黄土工程性质验证试验方案
        6.2.1 试样的制备
        6.2.2 试验方案
    6.3 试验结果及分析
        6.3.1 CaCO_3 含量
        6.3.2 扫描电镜及能谱测试
        6.3.3 抗剪强度测试
        6.3.4 湿陷性测试
第7章 土-水特征曲线模型参数与结构性关系研究
    7.1 不同密度人工制备黄土土-水特征曲线
        7.1.1 试验方案
        7.1.2 试验结果及分析
        7.1.3 不同密度人工制备黄土土-水特征曲线模型拟合与分析
    7.2 不同密度人工制备黄土的结构性
        7.2.1 试验方案
        7.2.2 试验结果及分析
    7.3 应力比结构势与土-水特征曲线模型参数关系分析
        7.3.1 应力比结构势与SWCC模型参数相关性分析
        7.3.2 应力比结构势与a及θ_r函数关系的建立
        7.3.3 参数敏感性分析
第8章 外力作用下人工制备黄土结构性演化过程模拟分析
    8.1 人工制备黄土的CT扫描试验
        8.1.1 试验方案
        8.1.2 CT扫描结果及分析
    8.2 人工制备黄土三轴剪切试验的三维颗粒流模拟
        8.2.1 颗粒流离散元理论简介
        8.2.2 PFC~(3D)数值模拟试验
        8.2.3 数值试验与室内试验结果对比分析
    8.3 人工制备黄土受力过程中结构性演化过程研究
        8.3.1 位移场
        8.3.2 粘结破坏数量及分布
        8.3.3 力链
第9章 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(10)高分子材料改良堆存尾矿力学性能研究(论文提纲范文)

中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 尾矿物理力学性质研究现状
        1.2.2 高分子材料加固土体研究现状
        1.2.3 高分子材料在尾矿处理方面的研究现状
        1.2.4 土体微观结构研究现状
        1.2.5 尾矿坝稳定性研究现状
    1.3 本文主要内容及技术路线
2 基于显微技术与图像处理技术的尾矿颗粒形貌分析
    2.1 概述
    2.2 尾矿颗粒的产生过程
    2.3 尾矿颗粒形貌研究
        2.3.1 颗粒形貌试验测试
        2.3.2 颗粒形状特征定量表征
        2.3.3 试验测试结果分析
        2.3.4 颗粒形状差异原因探讨
    2.4 本章小结
3 库内尾水及常见化合物对尾矿力学性能影响研究
    3.1 概述
    3.2 尾矿库内尾矿-尾水化学作用分析
        3.2.1 尾矿的矿物成分和化学成分
        3.2.2 尾水水质分析
        3.2.3 尾矿-尾水化学作用分析
    3.3 常见化合物对尾矿力学性能的影响分析
        3.3.1 试验尾矿与常见化合物
        3.3.2 试样制备与试验过程
        3.3.3 试验结果与分析
    3.4 本章小结
4 高分子材料改良尾矿力学性能的试验初探
    4.1 概述
    4.2 试验材料
        4.2.1 试验用尾矿
        4.2.2 试验用高分子材料
    4.3 高分子材料改良后的尾矿力学性能初探
        4.3.1 直剪试验原理与设备
        4.3.2 试样制备与试验过程
        4.3.3 高分子材料改良尾矿试验结果与分析
    4.4 高分子材料改良后的尾矿水稳性测试
        4.4.1 试样制备与试验过程
        4.4.2 试验结果与分析
    4.5 高分子材料改良尾矿耐老化能力的研究
        4.5.1 试验方案
        4.5.2 试验结果与分析
    4.6 本章小结
5 聚丙烯酰胺改良尾矿力学性能研究
    5.1 概述
    5.2 试验尾矿与试验方案
        5.2.1 试验用尾矿
        5.2.2 试件制备
        5.2.3 试验测试
    5.3 聚丙烯酰胺改良尾矿的压缩特性研究
        5.3.1 固结试验原理与设备
        5.3.2 固结试验结果与分析
    5.4 聚丙烯酰胺改良尾矿的抗剪强度特性研究
        5.4.1 三轴试验原理与设备
        5.4.2 三轴试验结果与分析
    5.5 聚丙烯酰胺改良尾矿的动力特性研究
        5.5.1 动三轴试验原理与设备
        5.5.2 动三轴试验结果与分析
    5.6 本章小结
6 聚丙烯酰胺改良尾矿力学性能作用机理研究
    6.1 概述
    6.2 基于CT扫描技术的PAM改良尾矿微细观结构研究
        6.2.1 CT测试技术原理与设备
        6.2.2 CT测试及图像处理
        6.2.3 试验结果与分析
    6.3 改良尾矿的矿物成分分析
    6.4 聚丙烯酰胺在尾矿中的吸附特性研究
        6.4.1 试验材料与设备
        6.4.2 试验方案与试验过程
        6.4.3 聚丙烯酰胺浓度的测定
        6.4.4 试验结果与分析
    6.5 PAM改良尾矿的作用机理分析
    6.6 本章小结
7 聚丙烯酰胺与玄武岩纤维联合改良尾矿力学性能研究
    7.1 概述
    7.2 试验材料
    7.3 试验方案与试样制备
    7.4 试验结果与分析
        7.4.1 PAM掺入量对PAM-BF联合改良尾矿力学性能的影响
        7.4.2 PAM-BF联合改良尾矿的效果对比
        7.4.3 PAM-BF联合改良不同类尾矿的效果研究
    7.5 聚丙烯酰胺与玄武岩纤维联合改良尾矿的作用机理
    7.6 本章小结
8 聚丙烯酰胺加固尾矿坝坝体动静力稳定性分析
    8.1 概述
    8.2 基于极限平衡理论的尾矿坝稳定性分析
        8.2.1 极限平衡法原理
        8.2.2 坝体稳定性计算流程
        8.2.3 尾矿坝稳定性计算模型
        8.2.4 稳定性计算结果与分析
    8.3 尾矿坝地震液化分析
        8.3.1 液化判别标准
        8.3.2 地震动参数
        8.3.3 几何模型与材料参数
        8.3.4 液化分析
    8.4 本章小结
9 结论与展望
    9.1 结论
    9.2 主要创新点
    9.3 展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读博士学位期间发表论文目录
    B.作者在攻读博士学位期间参与的科研项目
    C.学位论文数据集
致谢

四、Study on Influence of Microstructure of Clay Rock on Its Shear Strength(论文参考文献)

  • [1]基于昔格达混合填料中砂泥配比变化的工程力学效应研究[D]. 梁坤. 西南科技大学, 2021(08)
  • [2]季冻区非饱和路基土的强度及微观特性研究[D]. 秦晓鹏. 河北建筑工程学院, 2020(01)
  • [3]基于预应力锚和自应力注的裂隙岩体锚注加固机理研究与工程应用[D]. 张进鹏. 山东科技大学, 2020
  • [4]大南湖七矿碱性水环境弱胶结粉砂岩劣化机制研究[D]. 信连凯. 中国矿业大学, 2020
  • [5]荷载作用下黄土三维微结构演化及变形破坏机理研究[D]. 魏婷婷. 长安大学, 2020(06)
  • [6]干湿循环作用下镉污染红黏土变形及抗剪强度特征研究[D]. 余思喆. 桂林理工大学, 2020(01)
  • [7]基于胶结结构劣化的石窟岩石加固关键材料体系研发[D]. 王逢睿. 兰州大学, 2020(01)
  • [8]酸性环境下红黏土工程特性变化规律及化学作用机制研究[D]. 王岩. 西南交通大学, 2020(07)
  • [9]黄土结构性与非饱和特性关系研究[D]. 姜亚玲. 吉林大学, 2020(08)
  • [10]高分子材料改良堆存尾矿力学性能研究[D]. 杨永浩. 重庆大学, 2019

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粘土岩石微观结构对其抗剪强度影响的研究
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