固化粉土的微觀特性試驗(yàn)研究

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1、摘要摘要固化土的微觀結(jié)構(gòu)研究是一項(xiàng)基礎(chǔ)性研究工作。分析固化土的微觀特性，可以從微結(jié)構(gòu)入手分析固化劑對(duì)土作用的本質(zhì)，確定土的微結(jié)構(gòu)特性參數(shù)與其宏觀工程性質(zhì)的關(guān)系，進(jìn)而研究土的固化機(jī)理，為土壤固化劑的開發(fā)研制提供可靠的科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)。本文以國家自然科學(xué)基金《粉土的固化機(jī)理及固化粉土工程性質(zhì)研究》(NO．40872173)為依托，以固化粉土作為研究對(duì)象，采用掃描電鏡試驗(yàn)和壓汞試驗(yàn)等微觀測試手段，系統(tǒng)研究了摻加石灰、水泥以及石灰+水泥固化粉土的微結(jié)構(gòu)特性。本文取得的主要研究成果有：(1)系統(tǒng)回顧了國內(nèi)外土的微結(jié)構(gòu)特性研究方法與定量參數(shù)的研究現(xiàn)狀，指出了上述研究中存在和需要解決

2、的問題。(2)對(duì)固化粉土電鏡圖像進(jìn)行了處理。以往將圖像分割為顆粒和孔隙兩部分，在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)圖像分割進(jìn)行改進(jìn)，運(yùn)用MATLAB編制分割程序，將掃描電鏡圖像分割為顆粒、孔隙、接觸帶三個(gè)部分，接觸帶能夠更好的表征顆粒之間的膠結(jié)狀況。通過對(duì)試樣在不同放大倍數(shù)下的孔隙面積率的對(duì)比分析，得出了電鏡圖像定量分析時(shí)的最優(yōu)放大率。(3)確定了用顆粒的平均面積、顆粒的平均等效直徑、顆粒的圓形度、顆粒的分布分維、接觸帶的平均面積、接觸帶的平均等效直徑、接觸帶的圓形度、接觸帶的分布分維、孔隙的平均面積、孔隙的平均等效直徑、孔隙的圓形度、孔隙的分布分維、孔隙而積率等參數(shù)來研究固化粉土的微結(jié)構(gòu)

3、特性，這些特征參數(shù)能夠反映固化粉土的顆粒、接觸帶和孔隙的基本情況。(4)將多元逐步回歸分析引入到主要微結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究中，以無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為因變量，對(duì)微結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行多元逐步回歸分析，確定了顆粒平均圓形度、顆粒分布分維、接觸帶平均面積、接觸帶分布分維、孔隙面積率為固化粉土的主要微結(jié)構(gòu)參數(shù)，并研究了主要微結(jié)構(gòu)參數(shù)與無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的關(guān)系。(5)定性研究了固化粉土顆粒形態(tài)、顆粒單元體間的接觸狀態(tài)、孔隙的大小和分布；定量研究了固化粉土的微結(jié)構(gòu)參數(shù)，探討了固化粉土微結(jié)構(gòu)特性隨固化劑種類、固化劑摻量、養(yǎng)護(hù)齡期的變化規(guī)律。(6)通過壓汞試驗(yàn)研究了固化粉土微孔隙特征，結(jié)果表明，隨著石灰摻量增

4、加，總孔隙度和均布孔徑平均值減?。皇覔搅坎蛔儠r(shí)，隨著水泥摻量增大，總孔隙度和均布孔徑平均值減小。關(guān)鍵詞：固化粉土，微觀結(jié)構(gòu)，掃描電鏡試驗(yàn)，圖像處理，微觀結(jié)構(gòu)定量參數(shù)，多元逐步回歸分析，壓汞試驗(yàn)——一．壘壘墮型AbstractStudyonthemicro-s仃'uctureofsoilisbeingoffundamentalsignificance．Theresearchonmicro-sU'ucturecharacteristicsofstabilizedsilt,carlgivethenatureofhowtheagentactonthesilt,candeterm

5、inetherelationshipbetweenmicro-parametersandengineeringproperties，thenproceedtothenextstep，studyoncurillgmechanismofsilt,providereliablescientificbasisandguidancetheoryforthedevelopmentofcuringagent．Basedonthisbackground,withthefinancialsupportofNationalNaturalSciencefoundationofChina

6、earchonthemechanismengineeringpropertiesofstabilizedsilt>(NO．40872173)，themicro-structureofsiltsolidifiedwithlime,cementandlime+cementwasreasearchedbyscanningelectronmicroscopetextandmercuryinjectiontest．Thefollowingfindingsweredrawnfromthesetests：．(1)Thestatusofmicro-structure'sreseachme

7、thodandquantitativeparametersathomeandabroadwcl"ereviewed,theproblemsinliteraturestudieswerediscussed．(2)TheSEMimagesofsolidifiedsiltwereprocessed．TheSEMimagesofsolidifiedsiltwereusedtoseparatedtotwoparts，grainandpore，onthisbasis，theSEMimagesofsolidifiedsiltweresepa