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北京交通大学
硕士学位论文
红粘土的热特性试验研究
姓名:贾丁云
申请学位级别:硕士
专业:岩土工程
指导教师:白冰
201206
中文摘要目前,温度对饱和土体的热固结特性的研究成为岩土工程领域研究的一个热点课题。其研究成果被广泛运用在石油开采、地热资源开发、核废料处置、供热管道设计、承受日温差或季节性温差周期循环变化的机场跑道等领域。然而温度对饱和土体的热固结特性的研究并不完善,国内外上也缺乏有针对性、系统性的研究成果。本文通过室内热固结试验,对一种饱和红粘土的热力学特性进行了试验研究。利用导师自行研制的等向温控固结压力装置,在围压分别为和下,先在常温下固结,然后进行了升温梯度为至℃、℃、℃、℃、。鹿探崾匝椋渲邪ú慌潘潞团潘探帷通过试验结果分析得出,变温荷载作用下,饱和红粘土热固结过程中压力室内温度、孔隙水压力、固结体应变等的演变过程,并应用热特性机理研究分析了饱和红粘土的热力学特性。通过对比得出了不同升温梯度和不同围压对饱和红粘土热固结影响规律。同时,深入探讨了孔隙水压力随温度增长的变化趋势,以及在升温不排水阶段通过压力室内水体积的热膨胀观测,对此阶段试样体应变进行了修正。关键词:温度荷载;饱和红粘土;热固结;热力学特性分类号:
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致谢光阴荏苒,硕士研究生的学习即将结束,两年的学习生活使我受益匪浅。经历大半年时间的磨砺,硕士毕业论文终于完稿,回首大半年来收集、整理、思索、停滞、修改直至最终完成的过程,我得到了许多的关怀和帮助,现在要向他们表达我最诚挚的谢意。首先,我要深深感谢我的导师白冰老师。白老师为人谦和,平易近人。在论文的选题、搜集资料和写作阶段,自老师都倾注了极大的关怀和鼓励。在论文的写作过程中,每当我有所疑问,白老师总会放下繁忙的工作,不厌其烦地指点我;在我初稿完成之后,白老师又在百忙之中抽出空来对我的论文认真的批改,字字句句把关,提出许多中肯的指导意见,使我在研究和写作过程中不致迷失方向。他严谨的治学之风和对事业的孜孜追求将影响和激励我的一生,他对我的关心和教诲我更将永远铭记。借此机会,我谨向白冰老师致以深深地谢意。其次,我还要感谢土建学院的赵成刚老师、李涛老师、王哲老师、刘建坤老师、赵伯明老师和李旭老师,正是因为有了他们严格、无私、高质量的教导,我才能在这几年的学习过程中汲取专业知识和迅速提升能力;同时也感谢这两年来与我互勉互励的诸位同学,在各位同学的共同努力之下,我们始终拥有一个良好的生活环境和一个积极向上的学习氛围,能在这样一个团队中度过,是我极大的荣幸。在本论文的室内试验以及撰写论文期间,师兄陈星欣、同门郭兰杰、于涛、闰瑜龙及马丽等同学对我论文中的室内试验研究工作给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。最后,我要感谢参与我论文评审和答辩的各位老师,他们给了我一个审视几年来学习成果的机会,让我能够明确今后的发展方向,他们对我的帮助是一笔无价的财富。我将在今后的工作、学习中加倍努力,以期能够取得更多成果回报他们、回报社会。再次感谢他们,祝他们一生幸福、安康
引言髀温度荷载作用下土的热力学特性是近年来国内外岩土工程界的一个重要研究课题。随着现代工业的迅猛发展,土体热力学性质研究成果在供热管道的设计、热能的贮存、地热资源的开发、高放射性核废料的处置、软土地基的加固等领域有着非常重要的实用价值【】。比如位于高压电缆下面的粘性土介质长期承受高温作用、深层地热周围土体由于温度变化而引起的工程问题、路面以及土结构体系受到季节性和日夜温差反复作用引起的变形和稳定等都是值得关注的课题。这些问题都涉及到土体内热水力相互耦合的作用,对于饱和多孔介质而言可归结为热固结问题,即在温度和荷载共同作用下,土体内孔隙水压力的产生和消散、对土体变形和强度的影响口题【俊T诟呶禄蛘呃淙冉惶娴姆锤醋饔孟拢撂骞こ绦灾式会发生较大变化,由此引起土体的变形和沉降以及地基的稳定性和承载力下降等现象【虼苏庖幌盗形侍馐侵档醚д呙巧钊胙芯亢凸刈⒌摹T谖夜露榷匝彝介质影响的研究开展较多的主要是针对冻土的力学特性及其工程影响,然而温度对粘性土力学特性影响的研究基本上是片空白,这方面在国际上也缺乏系统的研究成果。红粘土属于石灰岩、白云岩等碳酸盐类岩土,由于炎热潮湿的气候环境,在洼地、坡地、山麓等生成棕黄色或红色的残积、坡积粘性土。红粘土普遍分布于我国南方、东南亚和拉丁美洲等碳酸盐岩分布地区的地表。在红粘土广泛分布的地区,各类工程建筑、边坡支护、公路和水利等方面往往涉及到红粘土的工程性质,所以其力学性质直接影响到地基或边坡的稳定性,对正确的工程设计和地基处理方法起到至关重要的作用:另外,残积红粘土还具有其本身特殊的工程性质,并且该工程性质和物理性质之间的关系不同于一般土,所以对红粘