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本文采用自行研制的电阻率测试仪,通过对江苏淮盐高速公路盐城泻湖相软土的大量室内试验,研究了水泥土电阻率结构特性参数与宏观力学指标之间的关系以及基于电阻率的水泥土损伤模型。
首先,基于对水泥土加固机理和水泥水化、硬化原理的分析以及对粉煤灰特性的研究,发现影响水泥土强度的主要因素是有机质含量,其次是水泥掺入比,再次之是粉煤灰掺入量。有机质含量越高,水泥土强度越低;粉煤灰对高有机质软土具有很好的加固效果,但强度并非是随着粉煤灰掺量的增加而不断增长,当粉煤灰掺量超过12%时,强度不但不增加反而降低,而且降低的幅度很大。水泥土电阻率结构特性参数与水泥土的掺灰比、龄期、水灰比、有机质含量等均有很好的相关关系;根据电阻率参数对水泥土强度影响的程度,提出了水泥土电阻率结构综合参数m,并对此参数进行了简单的推导,试验结果表明m能够真实、有效、定量地描述强度增长规律,能够对水泥土地强度进行预测。结合扫描电镜的分析结果,分析表明其与电阻率结构参数所反映的微观结构变化规律是一致的,因而进一步证实了应用水泥土电阻率特性能够对水泥土的微观结构进行定量化研究。
其次,水泥土是由软土和水泥通过强制搅拌而成的介于土与水泥混凝土之间的一种介质。由于土中存在空隙,而且由于搅拌混合作用的不均匀性,在荷载作用和外部环境的影响下,水泥土产生各种各样的缺陷,导致其物理力学性质的劣化,因而,很难用通常的弹塑性模型来描述。本文通过对水泥土损伤机制的分析,探求了用电阻率法确定水泥土损伤阈值的可行性;水泥土的损伤变量D与其所对应的电阻率结构综合参数m存在非常好的线性关系,从而把电阻率结构综合参数m代换损伤变量D,建立水泥土电阻率损伤模型。试验分析结果表明:电阻率结构综合参数m所确定的损伤阈值与试验值相吻合,求得的损伤变量D与实测值也是基本吻合的,充分说明了用电阻率结构参数确定水泥土损伤阈值的可靠性与正确性。电阻率损伤模型计算得到的水泥土应力-应变曲线与实测曲线比较表明,曲线在应力极限值之前部分拟合较好,而应力达到最大后,理论值与实测值存在一定误差,说明了电阻率损伤模型可以用来描述水泥土在荷载作用下微缺陷的产生、发展以及对水泥土力学性质的影响。