二、主要创新点

二、主要创新点

1.主要创新性结果

(1)粉煤灰改良黄土的动本构关系及粉煤灰掺入量对改良黄土动本构关系的定量影响规律

根据试验得到不同掺入量的粉煤灰改良黄土的动应力—动应变曲线(如图1),发现粉煤灰改良黄土的动应力—动应变关系符合式(1)所示的双曲线模型。

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图1 粉煤灰改良黄土的动应变—动应力关系曲线

(2)粉煤灰掺入量对黄土初始动弹性模量、动弹性模量和阻尼比演化特征的影响

不同掺入量粉煤灰改良黄土的初始动弹性模量Edmax如图2,图3为粉煤灰改性黄土试样的动弹性模量 —动应变曲线,图4为粉煤灰改良黄土动应变与阻尼比D的关系曲线。

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图2 初始动弹性模量Edmax与粉煤灰掺入量m关系图

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图3 粉煤灰改良黄土的动应变—动弹性模量曲线

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图4 粉煤灰改良黄土的动应变—阻尼比关系曲线

(3)粉煤灰掺入量对粉煤灰改良黄土震陷特性的定量影响关系及震陷曲线方程

图5分别给出了动载振次N为10次~40次时,由试验测得6组试样的震陷曲线。对图5的震陷曲线进行拟合得到粉煤灰改良黄土的震陷曲线方程,得出在相同动荷载条件下,取不同粉煤灰掺量试样的残余应变,分析其随粉煤灰掺量的变化趋势,其变化关系经回归分析见图6。

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图5 不同粉煤灰掺量下黄土的震陷曲线

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图6 残余应变 -粉煤灰掺量m-动应力 曲线 (N=10次)

(4)不同掺入量粉煤灰改良黄土震陷临界动应力发展的物理过程及粉煤灰提高改良黄土的抗震陷性的内在机制

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图7 震陷临界动应力σd0.015 -粉煤灰掺量m-振次N曲线

图7和表1为不同粉煤灰掺量m~σd0.015的变化规律。可知,震陷临界动应力随粉煤灰掺量的增加先缓慢增大然后迅速增大直至保持基本稳定。在缓慢增大阶段,粉煤灰掺量对震陷临界动应力影响甚微,其值变化不大,此阶段粉煤灰掺量m≤10%;在迅速增大阶段,随着粉煤灰掺量的升高,粉煤灰改良黄土的震陷临界动应力明显增大,此阶段粉煤灰掺量在15%~20%;在保持基本稳定 的阶段,相同振次条件下粉煤灰改良黄土的震陷临界动应力变化不大,粉煤灰掺量为20%和25%土样的震陷临界动应力值(N=10次)仅相差9kPa,且随着振次的增大其差值在逐渐减小,振次N=40次时两者仅差3kPa;表明粉煤灰掺量为20%时,改良黄土的震陷临界动应力基本上达到最大值,进一步证明了粉煤灰改良黄土的最佳配比为20%。

表1 不同振次下黄土震陷临界动应力与粉煤灰掺量关系对比

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(5) 基于土动力学角度的具有工程实用性的粉煤灰改良黄土的最佳方案

通过动三轴试验得到的不同掺入量粉煤灰改良黄土的动应力—应变关系、粉煤灰改良黄土的动应力—应变关系模型参数a、b与粉煤灰掺入量m之间的定量关系及粉煤灰掺入量对粉煤灰改良黄土的动弹性模量和阻尼比的影响发现,粉煤灰掺入量在15%~20%为宜,在实际工程中盲目地增加粉煤灰含量意义不大。

通过动三轴试验得到的粉煤灰改良黄土在不同粉煤灰掺量下的震陷特性及粉煤灰掺量对黄土震陷性的定量影响规律发现最佳粉煤灰掺量为20%。

综合粉煤灰改良黄土的动弹性模量试验结果和震陷试验结果,对不同掺入量的粉煤灰改良黄土动力特性进行比较与分析,从土动力学角度出发,粉煤灰改良黄土的最佳粉煤灰掺量为20%。

2.创新点

(1) 得到了不同掺入量粉煤灰改良黄土的动力本构关系,建立了粉煤灰掺入量对改良黄土动本构关系的定量影响规律。

(2)得出了粉煤灰掺入量对黄土震陷性的定量影响规律,建立了粉煤灰改良黄土的震陷曲线方程,明晰了不同掺入量粉煤灰改良黄土震陷临界动应力发展的物理过程,说明了适量加入粉煤灰提高改良黄土的抗震陷性的内在机制。

(3)从土动力学和工程需求角度,提出了粉煤灰改良黄土地基抗动力变形的最佳配比为20%,其对地基的动力性能有很好的改善作用,且比现有的黄土地基抗震改良处理方法更加经济、环保。