浅论基于gibbs自由能最小法的细粒土改良研究及应用

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1、FINE．GRAINEDSoILIMPRoVEMENTBASEDoNGIBBSFREEENERGYMINIMIZATIoNADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYTanHai-junSupervisedbyPro．FangLei—TransportationCollegeSoutheastUniversityApril2010东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是

2、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，也不包含为获得东南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。研究生签名：加lo-!．7东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致

3、。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：碑曲辱导师签名：方磊日期：加肌，．7r’．．’‘一·■、摘要在道路、桥梁、市政等工程建设中，常常会遇到地基土不能满足工程要求的情况，需要进行固化处理。加固方法中掺加添加剂尤其是水泥类无机添加剂是最常用的一种方法，而传统的添加剂配比设计通常采用试凑法，费时费力。因此，寻求一种省时、高效的土质改良设计方法显得很有意义。将化学热力学的理论引入岩土工程，建立了基于G

4、ibbs自由能最小法的细粒土土质改良设计体系，结合具体工程进行土质改良设计及室内试验验证，主要研究工作如下：1、对土的化学组成特性及固化原理进行总结，基于化学热力学理论，依托Gibbs自由能最小法，探讨了其在土质改良中的应用。2、建立了土质改良设计体系。采用内外双层模型对土质改良设计过程进行优化计算，内层是在某一特定添加比例下，进行优化计算；外层是对于不同比例的．添加剂配比分别进行内层计算，选取全局最优解作为最终计算结果。提出反应上限和反应下限的概念，以计算土体系统中组分的化学势。3、结合具体工程实例，应用

5、建立的基于Gibbs自由能最小法的土质改良设计体系，进行了土质改良设计，通过室内试验进行了验证。关键词：土质改良；Gibbs自由能最小法；双层优化模型；X射线衍射AbstractItoftenhappensthatfoundationsoilfailstomeettheengineeringrequirementsduringengineeringconstruction．Inthiscase，reinforcementisneeded．Curingagent，especiallyinorganiccuri

6、ngagentlikecement,ismostcommonlyemployedasacuringmaterial．Traditionaladditivemixturedesignrequiresalongtimeoftestsindoors，whichistime—consuming．Therefore，itissignificanttofredatime．savingandefficientdesignmethodofsoilimprovement．Byintroducingthermodynamict

7、heoryintothegeotechnicalengineering，adesigntheoryoffine—grainedsoilimprovementbasedonGibbsfreeenergyminimizationWasestablished．Moreover,thisarticlehasconductedasoilimprovementdesignforaspecificprojectandverifiedthetheorybylaboratorytests．Themajorcontentsof

8、thisworkareasfollows：1．Basedonadetailedsummaryofchemicalcompositionofthesoilcharacteristicsandcuringprincipleofsoilimprovement,thearticlehasiIltroducedthermodynamictheoryofchemical，Gibbsfreeenergyminimization