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游离氧化铁对花岗岩残积红土强度增长的试验及本构模型研究

马琳  
【摘要】: 红土是一种分布广泛的区域性特殊土。其特殊性主要表现在:一方面在天然状态下的红土具有看似较差的物理性质,如高孔隙比,高含水率、低密度等;而另一方面,却具有与其物理性质并不对应的较高的强度和较低的压缩性。随着我国经济的高速发展,南方的主要土体─红土被大量用作建筑地基和材料使用。因此,对红土的深入研究就显得十分必要和紧迫。 本文就是以广东地区花岗岩残积红土为研究对象,在相关的室内力学试验、化学试验、微观结构参数的定量化、微结构分形参数提取的基础上对红土中游离氧化铁的作用以及游离氧化铁的环境影响因素进行了系统研究,目的在于探索游离氧化铁在红土结构强度形成和强度增长过程中的作用,并建立起与游离氧化铁含量有关的本构模型。 论文首先设计试验人工制备出不同游离氧化铁含量的红土试样,通过对各试样性质测试,明确游离氧化铁在红土中的作用,并对所制备的不同游离氧化铁含量红土试样结构性的宏观力学表现进行了探讨。其次,首次分别从温度和pH值两个角度对红土中游离氧化铁的环境影响因素进行了研究。再次,对不同游离氧化铁含量、不同养护温度、不同环境pH值的红土试样微观结构特征进行定性和定量研究,采用分形理论验证红土微观结构的分形特征,探讨了微观结构单元体和孔隙分形维数与游离氧化铁含量及强度之间的关系,并利用微观结构抽象物理模型对自然界中红土因失水而产生的大面积开裂现象加以解释。在此基础上对红土强度形成的机理进行了分析。最后在本构模型的建立过程中,首次考虑了游离氧化铁含量这一因素,建立起了红土扰动状态模型和统计损伤模型,并通过室内试验对所建立的本构模型进行了验证。 本文为研究游离氧化铁对红土强度增长的作用以及考虑游离氧化铁含量红土本构模型的建立提供了一种新的思路。


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