含膨胀组分混合填料膨胀机理及评价方法研究
发布时间：2023-03-05 12:57
由于高速铁路的高标准要求,路基的微膨胀变形也对线路的平顺性造成了极大的危害,一些开通的高铁线路也出现了不少上拱病害问题,给运营维护带来了很大困难,因此,在高速铁路建设工程中微膨胀性问题也应当得到充分重视。对于微膨胀性变形控制不只是控制标准的问题,为保证工程建设的经济性和科学性,需要对微膨胀变形问题的发生、发展过程及规律开展系统的研究。高速铁路路基工程中严禁使用膨胀性填料,然而在一些地区的非膨胀混合料中不可避免含有一定比例的膨胀性物质,其实际的膨胀变形表现不一,对工程建设造成了极大的困扰,需要掌握其膨胀变形规律并对其危害进行系统的分析评价。本文在调研沪昆、京沈、兰新和大西等高铁路基上拱病害的基础上,通过室内试验和PFC颗粒流数值模拟,分析了含膨胀组分混合填料的宏、细观膨胀变形特性;揭示了微膨胀混合填料膨胀机理;建立了含膨胀组分混合填料的膨胀作用机制模型;提出了微膨胀混合填料膨胀性的试验和评价方法。主要研究的内容及成果如下:(1)通过室内试验,分析获得了混合填料中膨胀组分的物理、化学及膨胀特性;自制了大直径多环膨胀仪,试验分析了混合填料的微膨胀影响因素及膨胀规律,其中膨胀组分含量、初始含水...
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究的目的和意义
1.2 国内外研究概况
1.2.1 变形特性研究概况
1.2.2 膨胀机理研究概况
1.2.3 膨胀模型概况
1.2.4 膨胀性评价方法
1.3 目前研究的不足
1.4 本文主要研究内容与技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 本文研究方法和技术路线
2 含膨胀组分的混合填料宏观膨胀变形研究
2.1 膨胀组分的基本特征分析
2.1.1 界限含水率
2.1.2 自由膨胀率试验
2.1.3 最佳含水率试验
2.1.4 膨胀组分化学成份
2.1.5 膨胀组分矿物组成
2.2 膨胀组分宏观变形特性研究
2.2.1 无荷载膨胀率试验
2.2.2 有荷载膨胀率试验
2.2.3 膨胀力试验
2.3 含膨胀组分的混合填料宏观变形分析
2.3.1 试验仪器及材料
2.3.2 试验方法及步骤
2.3.3 组分含量的混合填料膨胀变形影响分析
2.3.4 含水率对混合填料宏观变形影响分析
2.3.5 荷载对混合填料膨胀变形影响分析
2.3.6 初始孔隙率对混合填料膨胀变形影响分析
2.4 本章小结
3 基于PFC3D的膨胀组分混合填料细观特性及机理研究
3.1 PFC颗粒流数值模拟理论概况
3.1.1 PFC颗粒流概况
3.1.2 PFC本构接触模型
3.1.3 PFC3D颗粒流计算步骤
3.2 含膨胀性组分混合填料的PFC3D模型构建
3.2.1 混合填料膨胀模型建立
3.2.2 混合填料膨胀模型参数标定
3.2.3 混合填料各工况下的数值模型
3.3 PFC3D颗粒流模拟结果与细观分析
3.3.1 含膨胀组分的混合填料颗粒运动规律
3.3.2 含膨胀组分的混合填料接触键产生演化过程
3.3.3 含膨胀组分的混合填料孔隙变化规律
3.3.4 含膨胀组分的混合填料能量演化规律
3.3.5 含膨胀组分的混合填料接触力链分布与演化规律
3.4 含膨胀组分的混合填料变形机制研究
3.5 本章小结
4 膨胀组分混合填料膨胀计算研究
4.1 基于最低能量原理的孔隙填充研究
4.1.1 最低能量原理理论
4.1.2 膨胀组分挤出耗能研究
4.1.3 膨胀组分抬升粗颗粒骨架准则
4.2 含膨胀组分的混合填料能量分布模型
4.2.1 含膨胀组分的混合填料膨胀计算模型
4.2.2 填充料膨胀能量
4.2.3 孔隙填充的能量耗散
4.2.4 混合填料膨胀变形耗能
4.3 含膨胀组分的混合填料膨胀预测模型验证
4.3.1 试验设计
4.3.2 试验方案与步骤
4.3.3 试验结果与分析
4.4 本章小结
5 膨胀组分混合填料的评价体系及试验方法
5.1 含膨胀组分混合填料的评价方法
5.1.1 混合填料的膨胀变形评价体系建立
5.1.2 膨胀组分的混合填料微膨胀变形评价方法
5.2 膨胀组分混合填料的试验方法
5.3 膨胀组分混合填料的措施建议
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的科研成果
学位论文数据集
本文编号：3756235
【文章页数】：137 页
【学位级别】：博士
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致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究的目的和意义
1.2 国内外研究概况
1.2.1 变形特性研究概况
1.2.2 膨胀机理研究概况
1.2.3 膨胀模型概况
1.2.4 膨胀性评价方法
1.3 目前研究的不足
1.4 本文主要研究内容与技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 本文研究方法和技术路线
2 含膨胀组分的混合填料宏观膨胀变形研究
2.1 膨胀组分的基本特征分析
2.1.1 界限含水率
2.1.2 自由膨胀率试验
2.1.3 最佳含水率试验
2.1.4 膨胀组分化学成份
2.1.5 膨胀组分矿物组成
2.2 膨胀组分宏观变形特性研究
2.2.1 无荷载膨胀率试验
2.2.2 有荷载膨胀率试验
2.2.3 膨胀力试验
2.3 含膨胀组分的混合填料宏观变形分析
2.3.1 试验仪器及材料
2.3.2 试验方法及步骤
2.3.3 组分含量的混合填料膨胀变形影响分析
2.3.4 含水率对混合填料宏观变形影响分析
2.3.5 荷载对混合填料膨胀变形影响分析
2.3.6 初始孔隙率对混合填料膨胀变形影响分析
2.4 本章小结
3 基于PFC3D的膨胀组分混合填料细观特性及机理研究
3.1 PFC颗粒流数值模拟理论概况
3.1.1 PFC颗粒流概况
3.1.2 PFC本构接触模型
3.1.3 PFC3D颗粒流计算步骤
3.2 含膨胀性组分混合填料的PFC3D模型构建
3.2.1 混合填料膨胀模型建立
3.2.2 混合填料膨胀模型参数标定
3.2.3 混合填料各工况下的数值模型
3.3 PFC3D颗粒流模拟结果与细观分析
3.3.1 含膨胀组分的混合填料颗粒运动规律
3.3.2 含膨胀组分的混合填料接触键产生演化过程
3.3.3 含膨胀组分的混合填料孔隙变化规律
3.3.4 含膨胀组分的混合填料能量演化规律
3.3.5 含膨胀组分的混合填料接触力链分布与演化规律
3.4 含膨胀组分的混合填料变形机制研究
3.5 本章小结
4 膨胀组分混合填料膨胀计算研究
4.1 基于最低能量原理的孔隙填充研究
4.1.1 最低能量原理理论
4.1.2 膨胀组分挤出耗能研究
4.1.3 膨胀组分抬升粗颗粒骨架准则
4.2 含膨胀组分的混合填料能量分布模型
4.2.1 含膨胀组分的混合填料膨胀计算模型
4.2.2 填充料膨胀能量
4.2.3 孔隙填充的能量耗散
4.2.4 混合填料膨胀变形耗能
4.3 含膨胀组分的混合填料膨胀预测模型验证
4.3.1 试验设计
4.3.2 试验方案与步骤
4.3.3 试验结果与分析
4.4 本章小结
5 膨胀组分混合填料的评价体系及试验方法
5.1 含膨胀组分混合填料的评价方法
5.1.1 混合填料的膨胀变形评价体系建立
5.1.2 膨胀组分的混合填料微膨胀变形评价方法
5.2 膨胀组分混合填料的试验方法
5.3 膨胀组分混合填料的措施建议
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的科研成果
学位论文数据集
本文编号：3756235
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3756235.html