【摘 要】
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东北黑土土质坚硬、级配良好、压缩性高,且具有较高的有机质含量,工程性质复杂。目前针对东北黑土的压缩性问题研究较少,相关试验及工程案例表明黑土存在湿陷问题。因此,本文将室内试验与理论分析相结合,对东北黑土的压缩特性、固结特性、湿陷特性问题展开研究,并建立了反映压缩及湿陷性质的Burland固有压缩理论模型和湿陷模型,以探究湿陷行为对东北黑土带来的影响。论文的主要研究内容及成果如下:(1)分析了不同有
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东北黑土土质坚硬、级配良好、压缩性高,且具有较高的有机质含量,工程性质复杂。目前针对东北黑土的压缩性问题研究较少,相关试验及工程案例表明黑土存在湿陷问题。因此,本文将室内试验与理论分析相结合,对东北黑土的压缩特性、固结特性、湿陷特性问题展开研究,并建立了反映压缩及湿陷性质的Burland固有压缩理论模型和湿陷模型,以探究湿陷行为对东北黑土带来的影响。论文的主要研究内容及成果如下:(1)分析了不同有机质含量和含水率的东北黑土的压缩和固结特性。得到了有机质和含水率对东北黑土压缩指数、压缩系数、固结系数的影响。有机质和含水率的升高,提高了东北黑土的压缩性,但含水率的影响更为明显;有机质、含水率和固结应力的升高使得东北黑土固结系数减小,固结所需时间增加。有机质的强吸水性、固结过程对排水路径的减小和固结历史都会影响东北黑土的固结效果。(2)东北黑土的固结-湿陷过程分为三个阶段:固结阶段S1、初始瞬时湿陷阶段S2和湿陷阶段S3。对于有机质含量9%至20%,固结应力的升高使初始瞬时湿陷先增大后减小;有机质含量30%至50%的试样基本无初始瞬时湿陷。湿陷阶段S3也随有机质含量和固结应力的升高而呈现平稳化发展,类似S1阶段的“延续”。不同有机质含量和固结应力下的湿陷系数显示,对于有机质含量9%、15%和20%的试样,25k Pa即产生显著湿陷,且均于100k Pa达到湿陷峰值。而有机质含量30%、40%和50%试样湿陷系数基本未达到0.015。东北黑土的固结-湿陷稳定系数随有机质和固结应力的升高而增大。东北黑土固结-湿陷问题的机理分析由三方面构成:有机质的融水性、湿陷前后的稠度状态以及有机质含量对土质密度的影响。(3)基于Burland固有压缩理论,首先建立了适用于东北黑土的修正Burland模型,并将模型的适用范围扩展为:土体初始含水率在0.3至2.0倍液限含水率之间,有机质含量在5%至85%。其次,基于试验结果构建了东北黑土湿陷模型以反映东北黑土湿陷特性。最后通过多元线性回归分析,对东北黑土压缩过程和湿陷过程的孔隙比进行了预测。
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