動(dòng)力荷載作用下河道淤泥氣泡混合土力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究.pdf

1、河道淤泥氣泡混合輕質(zhì)土(Foamed mixture lightweight soil using river sludge，簡(jiǎn)稱FMLSS)是由淤泥、水泥、氣泡和水按照一定比例混合攪拌而成，是一種新型的混合土工材料，具有自重輕、強(qiáng)度高、施工工期短、廢物再生利用、低成本和綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，具有巨大的工程應(yīng)用前景和社會(huì)效益。本文以河道淤泥為原料土，水泥為固化材料，氣泡為輕質(zhì)材料制備河道淤泥氣泡混合輕質(zhì)土試樣，使用室內(nèi)氣動(dòng)式動(dòng)三軸儀研究了動(dòng)力

2、荷載作用下河道淤泥氣泡混合輕質(zhì)土的力學(xué)性質(zhì)，著重分析了其變形特性，主要包括以下內(nèi)容：
　　(1)測(cè)定河道淤泥的基本物理力學(xué)指標(biāo)，為試驗(yàn)方案的制定提供依據(jù)。根據(jù)天然河道淤泥、水泥和氣泡的性質(zhì)，先進(jìn)行混合土的配合比設(shè)計(jì)，確定各組成材料的取值范圍及在混合土中所占比例，再結(jié)合動(dòng)力特性試驗(yàn)的影響因素制定試驗(yàn)方案，明確荷載施加方法和試驗(yàn)所要研究的動(dòng)力特征參數(shù)，制備足夠試樣。在動(dòng)力試驗(yàn)之前進(jìn)行試樣密度統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)氣泡含量是決定FMLSS密度的

3、關(guān)鍵因素，含水率的影響較小，水泥摻入量的增加會(huì)使FMLSS的密度增大，養(yǎng)護(hù)齡期的增長不改變FMLSS的密度。
　　(2)在實(shí)際工程應(yīng)用中，F(xiàn)MLSS作為填土材料會(huì)受到多種荷載形式的作用，不同的荷載形式表現(xiàn)出不同的動(dòng)力特性，因此研究其動(dòng)力特性十分必要。試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)MLSS動(dòng)應(yīng)力隨著動(dòng)應(yīng)變的增大而增大，動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變骨干曲線符合雙曲線模型，重點(diǎn)分析了圍壓、含水率、水泥摻入量、氣泡含量、振動(dòng)頻率和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)骨干曲線的影響，在相同動(dòng)應(yīng)力作

4、用下，F(xiàn)MLSS的動(dòng)應(yīng)變隨著圍壓和水泥摻入量的增大而減小，隨著含水率和氣泡含量的增大而增大。FMLSS的割線動(dòng)彈性模量隨動(dòng)應(yīng)變的增大而減小，阻尼比隨動(dòng)應(yīng)變的增大而增大。當(dāng)動(dòng)應(yīng)變相同時(shí)，動(dòng)彈性模量和阻尼比都隨著圍壓的增大而增大;隨著水泥摻入量增大，動(dòng)彈性模量增大而阻尼比減小;動(dòng)彈性模量隨著氣泡含量和含水率的增大而減小;阻尼比隨著含水率的增加先減小后增大，受氣泡含量的影響不顯著。FMLSS的Ed～εd關(guān)系曲線呈平緩衰減型，阻尼比在0.01～

5、0.03之間。
　　(3)本文動(dòng)三軸試驗(yàn)直接得到的結(jié)果是動(dòng)應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)變的關(guān)系，需通過泊松比換算才能得到動(dòng)剪應(yīng)力和動(dòng)剪應(yīng)變。由試驗(yàn)確定FMLSS的泊松比為0.46，根據(jù)動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變骨干曲線由泊松比間接求出各配比FMLSS的最大動(dòng)剪切模量，并分析圍壓、含水率、水泥摻入量、氣泡含量、振動(dòng)頻率和養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)最大動(dòng)剪切模量和動(dòng)剪切模量比的影響。
　　(4)以兩種典型配比為例，分析了振動(dòng)頻率與養(yǎng)護(hù)齡期的影響機(jī)理。振動(dòng)頻率影響的實(shí)質(zhì)是速率效應(yīng)