生物酶改良粉土动力特性试验研究

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以生物酶改良粉土的动力特性为研究对象,研究生物酶改良粉土滞回曲线、动弹性模量、阻尼比以及累积塑性变形变化规律。首先,通过基本物理力学试验,研究生物酶掺量对粉土物理力学性质的影响,得到粉土的相关物理力学指标及生物酶改良粉土的生物酶最佳掺量;其次,通过一系列不同生物酶掺量、不同围压、不同频率下的动三轴试验,得到生物酶改良粉土动应力-应变关系曲线,通过动应力-应变曲线分析滞回曲线的形态特征规律并得到动骨干曲线;最后,通过滞回曲线分析动弹性模量、阻尼比和累积塑性变形特性。本文的主要研究内容及相关结论如下。1.主要研究内容(1)通过颗粒筛分试验、标准击实试验、界限含水率试验和直接剪切试验等基本土工试验,得到粉土试样的基本物理力学指标;通过直剪试验,确定生物酶改良粉土的生物酶最佳掺量。(2)通过动三轴试验,得到不同生物酶掺量、不同围压、不同振动频率下的动应力-动应变关系曲线,并采用滞回曲线倾斜程度、宽窄程度、密集程度和面积大小等四个参数,分析生物酶改良粉土的刚度和弹性性能、黏滞性、细观损伤程度、耗能能力在掺酶量、围压和频率影响下随动应力变化的规律趋势。(3)根据动骨干曲线和滞回曲线,分别分析生物酶改良粉土的动弹性模量、阻尼比特性,探讨不同影响因素条件下的生物酶改良粉土动骨干曲线、动弹性模量、阻尼比的变化规律。(4)根据不同生物酶掺量、不同围压下的动三轴试验得到的滞回曲线,采用残余应变分析生物酶改良粉土的累积塑性变形特性,探讨累积塑性变形随振次的变化规律。2.相关结论(1)粉土中掺加不同含量的生物酶对其最佳含水量和最大干密度影响较小,生物酶可以有效提高粉土抗剪强度,当掺酶量为0.01%时粉土的抗剪强度最大。(2)通过分析土样滞回曲线形态特征发现掺酶量为0.01%、频率为1.5Hz时,在同一动应力下,粉土的刚度最大,黏滞性、细观损伤程度和耗能能力最小,增大围压能有效提高土体轴向承载力。(3)土样掺酶量对阻尼比影响较小,频率对生物酶改良粉土动骨干曲线影响较小,围压对生物酶改良粉土动骨干曲线、动弹性模量和阻尼比的影响均比较大,表明围压对生物酶改良粉土动力特性有重要影响,增大围压可显著提高土体强度。(4)累积塑性应变随振次的增加而增大,但振次变化对累积塑性应变影响较小,掺入生物酶和增大围压均能减小土体累积塑性变形。
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