反复冻融后土体微观分形特征与灰色关联分析

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文反复冻融后土体微观分形特征与灰色关联分析MicrocosmicFractalCharacteristicsandGrayCorrelationAnalysisofSoilsSubjectedtoRepeatedFreezingandThawing培养单位：土木工程学院专业领域：建筑与土木工程学生姓名：徐昌校内导师：王天亮副教授校外导师：聂庆科教授级高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除

2、了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，

3、可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。(保密的论文在解密后应遵守此规定)作者签名：日期：导师签名：日期：摘要土体在受到冻融循环的反复影响后，土体的渗透性会改变，而土体的力学性质会减弱，给工程造成很大的损失，而微观结构的改变是力学强度破坏的根本原因。所以本文以微观结构和渗透试验来研究力学强度的破坏。本文以河北省自然科学基金“冻融前后土体微观孔隙结构演化过程及分形特征研究(E2013210040)”为依托，用扫描电镜试验研究颗粒结构及分形维数、压汞试验分析孔隙结构及孔隙分

4、形维数，渗透试验研究渗透系数的变化，并研究分析含水率、冻融循环次数对渗透系数、土体微观结构及无侧限抗压强度特性的影响，建立渗透系数、分形维数、微观结构参数与强度的灰色关联分析，深入研究冻融循环后土体微观结构与力学特性间的关联。主要研究成果包含以下几个方面：(1)随着冻融循环次数的增加，不同含水率下土体渗透系数均是呈增大的趋势，且含水率越大，渗透系数越大。(2)采用扫描电镜研究了冻融循环后不同含水率下的土体微观颗粒结构包括丰度、圆形度和颗粒平均直径，并计算三维颗粒分形维数。(3)采用压汞试验研究了土体微

5、观孔隙结构在不同含水率及不同冻融循环次数下的规律，并且计算出孔隙三维分形维数。随着含水率的增大，分形维数大于含水率低的。随着冻融循环次数的增加，分形维数越小。分形维数越小，证明内壁越光滑。(4)无侧限抗压强度在0~10次逐渐增大的情况下，其值是逐渐减小的趋势。在含水率12%~18%增长下，无侧限抗压强度也是逐渐减小的趋势。(5)渗透系数、颗粒结构、孔隙结构及分形维数与土体强度值间的关联表明了宏观力学性质与微观结构间的灰色关联，用灰色关联分析解释微观结构与土体无侧限抗压强度的变化。关键词：冻融循环；分形

6、维数；微观结构；无侧限抗压强度；灰色关联分析AbstractAfterthesoilisrepeatedlyaffectedbythefreeze-thawcycle,thepermeabilityofthesoilwillchange,andthemechanicalpropertiesofthesoilwillbeweakened,causinggreatlosstotheproject.Thechangeofthemicrostructureistherootcauseofmechanicals

7、trengthfailure.Therefore,thispaperstudiesthedamageofmechanicalstrengthbymicroscopicstructureandpenetrationtest.WiththebasisofHebeiProvinceNatureFound,fractaldimensionsofparticleandporewerecalculatedbyreasonablefractalmodelsandthequantitativeparametersof

8、soilmicrostructurewerereceivedinthispaper.Themicrostructureandfractaldimensionwerestudiedbyscanningelectronmicroscopy(SEM).Theporestructureandporefractaldimensionwereanalyzedbymercuryintrusiontest.Theinfiltrationtestwascarriedout