生物酶改良粉土动本构模型试验研究

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以生物酶改良粉土的动应力-应变关系为研究对象,研究了不同生物酶掺量、不同围压、不同振动频率对Hardin-Drnevich动本构模型和Martin-Darvidenkov动本构模型参数的影响规律,建立了生物酶改良粉土的修正动本构模型。首先通过生物酶改良粉土的基本物理力学特性试验,研究了生物酶掺量对粉土的基本物理力学指标的影响规律并得到生物酶的最佳掺量;然后通过一系列不同生物酶掺量、不同围压以及不同振动频率的动三轴试验,探究了不同影响因素对生物酶改良粉土的动骨干曲线的影响规律;以Hardin-Drnevich动本构模型和Martin-Darvidenkov动本构模型为理论基础,建立了生物酶掺量与模型参数的相关关系式,得到了基于生物酶掺量的修正Hardin-Drnevich动本构模型和修正Martin-Darvidenkov动本构模型;最后对两种动本构模型进行了验证以及适用性对比分析。本文的主要研究内容如下。(1)对采集到的粉土试样进行土体颗粒筛分试验、液塑限试验和标准击实试验以及直接剪切试验,得到了粉土试样的基本物理力学指标;对不同生物酶掺量的改良粉土进行了标准击实试验和直接剪切试验,探究了生物酶掺量对基本物理力学指标的影响规律并得到了生物酶的最佳掺量。(2)通过动三轴试验,得到了不同生物酶掺量、不同围压和不同振动频率下的动骨干曲线,发现其为应变硬化型;并分别分析生物酶掺量、围压和振动频率对生物酶改良粉土的动骨干曲线的影响规律。(3)基于Hardin-Drnevich动本构模型,对生物酶改良粉土的动应力-应变关系曲线进行拟合,计算出该动本构模型的相关参数,研究不同影响因素对模型参数的影响规律;探究生物酶掺量与各模型参数的相关关系,建立了基于生物酶掺量的修正Hardin-Drnevich动本构模型。(4)用Martin-Darvidenkov动本构模型对生物酶改良粉土的动应力-应变关系曲线进行拟合,计算出该模型相关参数,分析不同影响因素对三参数的影响变化规律,分析生物酶掺量与各模型参数的相关关系,建立基于生物酶掺量的修正Martin-Darvidenkov 动本构模型。(5)对比分析两种动本构模型对粉土的动应力-应变关系曲线的拟合效果,通过试验结果与拟合结果的对比,得到两种动本构模型中,Martin-Davidenkov动本构模型拟合生物酶改良粉土的动应力-应变关系曲线的效果比Hardin-Drnevich动本构模型的拟合效果好。综上所述,本文通过生物酶改良粉土的基本物理力学特性试验研究和动三轴试验研究所取得的一些成果,为进一步开展生物酶改良粉土的动本构模型试验研究,提供了可靠的试验依据和新的思路,也为今后生物酶改良粉土在工程实际应用方面提供一定的参考依据。
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