河道淤泥气泡混合轻质土动力特性及本构模型研究

河道淤泥气泡混合轻质土(FMLSS)是一种较新颖的疏浚淤泥在工程领域废物再利用方式。利用室内动三轴试验分析了不同的围压、含水率、水泥掺入量和气泡含量条件下FMLSS动应力应变骨干曲线的变化规律。结果表明,FMLSS动应力应变骨干曲线呈现先线性增加然后逐渐趋稳的规律,符合双曲线模型;相比围压、含水率和气泡含量的影响,水泥掺入量对FMLSS动应力应变关系的影响更显著。考虑到FMLSS力学性质的复杂性,对原有Hardin-Drnevich模型进行改进,提出修正系数k及其函数表达,再由拟合曲线反推求出k值并对其变化规律进行分析,发现k值随围压、水泥掺入量和气泡含量的增加而减小,随含水率的增加而增大。根据拟合结果对k值函数中的待定系数进一步优化,最后建立起符合FMLSS动力特性的修正Hardin-Drnevich模型,为其稳定分析、灾变预测及工程应用提供支撑。

动力荷载作用下河道淤泥气泡混合土的变形特性试验

为了解河道淤泥气泡混合土(FMLSS)在动力荷载作用下的变形特性,采用室内动三轴试验研究了围压、含水率、水泥掺入量和气泡含量对FMLSS动变形特性的影响。试验结果表明:FMLSS的动应力应变关系曲线符合双曲线关系,在一定的动应力作用下,动应变随围压和水泥掺入量的增大而减小,随含水率和气泡含量的增大而增大;当动应变相同时,FMLSS的动弹性模量随围压和水泥掺入量的增大而增大,随含水率和气泡含量的增大而减小,动弹性模量与动应变的关系曲线为平缓衰减型;含水率和水泥掺入量是影响FMLSS变形特性的主要因素。

河道淤泥气泡混合土动力特性试验研究

利用室内动三轴试验研究了河道淤泥气泡混合土（FMLSS）在动力荷载作用下的动力特性,探讨了围压、水泥掺入量、气泡含量和含水率对FMLSS的动剪切模量与阻尼比的影响。结果表明：FMLSS的动剪切模量随动剪应变的增大而减小,阻尼比随动剪应变的增大而增大。当动剪应变相同时,动剪切模量和阻尼比都随着围压的增大而增大;随着水泥掺入量增大,动剪切模量增大而阻尼比减小;动剪切模量随着气泡含量和含水率的增大而减小;阻尼比随着含水率的增加先减小后增大,受气泡含量的影响不显著。FMLSS的关系曲线呈平缓衰减型,阻尼比在0.01-0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。

河道淤泥气泡混合土细观破坏机理模拟分析

河道淤泥气泡混合土是由固体土体和微孔组成非均质复合材料,微孔结构形状及分布特征是影响气泡混合土力学性质的主要因素。基于河道淤泥气泡混合土内部微孔分布的细观特征,利用物理力学及数值模拟试验方法,对河道淤泥气泡混合土的力学性质与微孔细观特征的相关性进行分析,以揭示河道淤泥气泡混合土的强度发挥及破坏机理。根据模拟计算及试验实测得到:大孔径微孔及微孔孔径分布的均匀性是影响气泡混合土力学性质的重要因素;其次,河道淤泥气泡混合土中的气泡掺入量、水泥掺入量也是影响河道淤泥气泡混合土力学性质的主要因素。

河道淤泥气泡混合土工程性质试验研究

河道淤泥气泡混合土(FMLSS)是一种具有轻质、高强度及良好流动性的新型工程材料,工程应用广泛。基于此,利用包括密度、强度与固结等物理力学试验方法,考察了FMLSS在不同水泥掺入比、气泡掺入比、含水量及养护龄期条件下的物理力学性质。试验结果表明:FMLSS具备良好的轻质性,其密度、强度与变形等物理力学性质主要受水泥掺入比、气泡掺入比及含水量等因素的影响,其中不同因素交叉作用的影响不可忽略;此外FMLSS的强度与刚度作用的发挥还受养护龄期的影响,且与养护龄期呈较好的双曲线关系;在承受外荷载作用时,FMLSS表现出良好的抵抗变形能力。研究结果表明FMLSS具有良好的工程适用性及应用前景。

河道淤泥气泡混合土微观构造对其力学性能的影响

为分析河道淤泥气泡混合土的微观构造与其力学性质的相关性,通过压汞试验(MIP)探究河道淤泥气泡混合土(FMLSS)的微观构造特征,分析水泥含量、气泡含量及含水量对FMLSS微孔大小与微孔均匀程度的影响规律,并结合混合土强度指标对比分析微观试验结果与宏观特性,考察两者的相关性。分析结果表明,压汞法可用于研究FMLSS的微观构造特征,其中最可几孔径(出现概率最大的微孔孔径)与大小气孔体积比K可作为衡量FMLSS内部气孔大小分布的指标,不均匀系数Cu与曲率系数Cc可作为判别气孔分布均匀程度的指标。研究成果对于从微观构造角度揭示FMLSS的强度发挥及破坏机理有重要意义。

河道淤泥气泡混合土抗剪性能试验研究

为研究卸荷因素和气泡含量对河道淤泥气泡混合土(FMLSS)抗剪性能的影响,采用应变控制式ZJ型直剪仪对FMLSS进行常规加荷及不同卸荷条件下的直剪试验。试验结果表明:在预压卸荷条件下,卸荷比越小,卸荷后维持的荷载水平越高,FMLSS的抗剪性能越强。在卸荷后维持荷载相同的条件下,FMLSS的抗剪性能随着预压荷载的增大而增大;与常规加荷条件下的强度指标相比较,考虑卸荷影响时FMLSS的粘聚力减小,而内摩擦角变化不大;在考察气泡因素影响时,气泡含量对FMLSS抗剪性能影响较大。

考虑冻融影响的FMLSS动力特性试验

为考察冻融因素对河道淤泥气泡混合土(FMLSS)动力特性的影响,通过试验研究了不同冻融条件下FMLSS动力特性的变化及其规律。研究结果表明,FMLSS的动应力-应变、动弹性模量-动应变之间符合双曲线关系;在一定的动应力水平下,动应变随冻融循环次数增大而增大;在一定的动应变条件下,动弹性模量随冻融循环次数增大而减小。经历一定次数的冻融循环作用后,在同样的动应力水平下,FMLSS动应变随原料土含水率、气泡掺入量的增加而增大,随水泥掺入量的增大而减小;在一定的动应变条件下,动弹性模量随原料土含水率、气泡掺入量增大而减小,随水泥掺入量增大而增大。原料土含水率与水泥掺入量是影响受冻融作用后FMLSS动力特性的主要因素。根据损伤力学基本理论,用相对动弹性模量表征了FMLSS经冻融循环后的动模量损伤度,建立了FMLSS冻融损伤的数学模型。

冻融对河道淤泥气泡混合土性质影响试验研究

为了研究冻融作用对具有高含水特征河道淤泥气泡混合土(FMLSS)性质的影响,利用室内试验对河道淤泥气泡混合土在冻融条件下的物理力学性质进行了试验研究。试验结果表明,冻融作用对FMLSS的体积、密度和强度等物理力学性质影响比较明显,且受影响程度与冻融循环次数、气泡掺入比、水泥掺入比、含水量及表面暴露条件等因素密切相关。

振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土动力特性影响及机理

利用室内动三轴实验研究了振动频率与龄期对河道淤泥气泡混合轻质土(FMLSS)动力特性的影响。结果表明,振动频率和龄期对FMLSS的动力特性有明显影响。振动频率越小,轴向动应变和阻尼比越大,动模量越小。随着养护龄期的增长,动模量增大而阻尼比减小。动模量曲线在振动频率大、养护龄期长和水泥含量高时更加陡峭。当动应变较小时,不同龄期的FMLSS阻尼比很接近,随着动应变不断发展,阻尼比差异增大。FMLSS的动模量曲线都呈平缓衰减型,阻尼比在0.01~0.03之间,体现出FMLSS是良好的弹性材料。最后,探讨了振动频率和龄期对FMLSS动力特性的影响机理。