文献类型：学位论文

中文题名：复合纤维水泥土的无侧限抗压强度特性与微观机理研究

作者：朱亚兰[1];

机构：[1]绍兴文理学院;

导师：王伟;绍兴文理学院|张峰;绍兴文理学院

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：纤维水泥土;复合纤维水泥土;归一化加权平均值算法;无侧限抗压强度;微观结构;本构模型

中文摘要：在高含水率和低水泥掺入比下,纤维固化土体的能力有限,但纤维的加入可以明显提高土体的残余强度。所以探究一种既具有高强度又融合纤维抗裂性的复合纤维水泥土用于土体加固中是十分必要的。本文在纤维加固水泥土的力学性质研究的基础上,进一步将粉煤灰、纳米粘土、纳米氧化镁分别加入纤维水泥土中,得到粉煤灰复合纤维水泥土（简称FPCS）、纳米粘土复合纤维水泥土（简称NPCS）、纳米氧化镁复合纤维水泥土（简称MPCS）。对上述复合纤维水泥土进行无侧限抗压强度试验和微观结构试验。基于IPP图像处理软件分析SEM图像,对复合纤维水泥土的微观结构参数进行定量化的分析,探讨了外加材料的固化机理。本文主要工作和成果如下:（1）通过对比不同数据处理方法,提出了“归一化加权平均值算法”的数据处理方法。该方法以各峰值点的权重代表各条曲线的权重,通过确定标准值、偏差、偏离度、平均权重系数、平均权重、初始权重、权函数、权重、加权因子、加权应力等步骤将原始五组数据归一为一组典型数据。利用原始数据与典型拟合曲线的对比,验证了此算法进行数据处理是可行的。（2）利用（1）中的算法计算出每组的加权平均各无侧限抗压强度（以下简称UCS）参数,分析10%和15%两种水泥掺量单掺纤维的水泥土的无侧限抗压强度随着纤维掺入比的影响。对比分析了抗压强度、残余强度、峰值应变、脆性指数、破坏模式等,得出了纤维掺入比为0.6%能使纤维水泥土的力学性能发挥到最好。（3）在纤维掺入比为0.6%,水泥掺入比为15%的纤维水泥土的基础上,掺入粉煤灰、纳米粘土、纳米氧化镁等材料,探究各种外掺剂对纤维水泥土的力学性能的影响。通过对7d、14d、28d三个龄期下的4种复合纤维水泥土的无侧限抗压强度试验研究发现,掺入粉煤灰、纳米粘土、纳米氧化镁都能不同程度的提高复合纤维水泥土的抗压强度。其中粉煤灰效果最好,纳米粘土次之,纳米氧化镁较差。（4）取7d和28d破坏后的各复合纤维水泥土的试样进行微观试验,以SEM图片为载体借助Image-Pro Plus图像分析软件对添加材料的复合纤维水泥土的微观图做定量分析。结果表明:28d的各复合纤维水泥土的孔隙率都比7d的孔隙率小,这与宏观力学层次上的抗压强度规律相匹配。在7d和28d时,四种复合纤维水泥土的孔隙率为:FPCS＜NPCS＜MPCS＜PCS;表现在宏观力学上无侧限抗压强度的排列顺序为:FPCS＞NPCS＞MPCS＞PCS。即抗压强度越大结构越致密孔隙率越小,因此微观结构与宏观力学性质相匹配。（5）依据复合纤维水泥土应力应变曲线特征,总结对比传统本构模型的不足,建立4参数复合正弦-指数本构模型（简称“FCSE模型”）。通过分析该本构模型的数学特征、应力应变曲线拟合,验证了此本构模型有着较好的适用性。在此基础上,提出了基于不同材料复合纤维水泥土随着龄期变化的经验公式,拟合了不同龄期下复合纤维水泥土试样的应力应变曲线,并预测了3d、10d、20d养护龄期时的应力应变曲线。