慶陽(yáng)黃土動(dòng)力特性試驗(yàn)及顆粒流模擬研究

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1、碩士學(xué)位論文慶陽(yáng)黃土動(dòng)力特性試驗(yàn)及顆粒流模擬研究ExperimentStudyonDynanmicPropertiesofQingyangLoessandParticleFlowSimulation[基金項(xiàng)目：江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PAPD)][中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目（20110491476）]作者：潘寶騮導(dǎo)師：楊偉峰教授中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2015年5月中圖分類號(hào)TU43學(xué)校代碼10290UDC密級(jí)公開(kāi)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文慶陽(yáng)黃土動(dòng)力特性試驗(yàn)及顆粒流模擬研究ExperimentStud

2、yonDynanmicPropertiesofQingyangLoessandParticleFlowSimulation作者潘寶騮導(dǎo)師楊偉峰教授申請(qǐng)學(xué)位理學(xué)碩士培養(yǎng)單位資源學(xué)院學(xué)科專業(yè)第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究方向第四紀(jì)地質(zhì)災(zāi)害答辯委員會(huì)主席評(píng)閱人二○一五年五月論文審閱認(rèn)定書研究生在規(guī)定的學(xué)習(xí)年限內(nèi)，按照研究生培養(yǎng)方案的要求，完成了研究生課程的學(xué)習(xí)，成績(jī)合格；在我的指導(dǎo)下完成本學(xué)位論文,經(jīng)審閱，論文中的觀點(diǎn)、數(shù)據(jù)、表述和結(jié)構(gòu)為我所認(rèn)同，論文撰寫格式符合學(xué)校的相關(guān)規(guī)定，同意將本論文作為學(xué)位申請(qǐng)論文送專家評(píng)

3、審。導(dǎo)師簽字：年月日致謝在碩士論文完成之際，謹(jǐn)此向我的導(dǎo)師楊偉峰教授致以崇高的敬意和衷心的感謝！在我心中楊老師首先是一位優(yōu)秀的教育工作者，他授課思路清晰，發(fā)音標(biāo)準(zhǔn)，耐心仔細(xì)，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；其次又是一位優(yōu)秀的科研工作者，他有著敏銳的洞察力，廣博的知識(shí)，總是能在我迷惑不知所措的時(shí)候給予及時(shí)的指導(dǎo)。本次論文從選題到論文框架的構(gòu)建直至論文的撰寫無(wú)不傾注著楊老師的心血，再次向楊老師表達(dá)謝意。感謝姜振泉教授、朱術(shù)云副教授、樸春德副教授、孫強(qiáng)副教授在論文的選題及研究過(guò)程中，給予大量無(wú)私幫助和指導(dǎo)，提出許多寶貴的意

4、見(jiàn)，在此表示衷心的感謝。感謝于宗仁老師、張改玲老師為本文的研究提供了良好的試驗(yàn)條件，在試驗(yàn)中給于老師添了不少麻煩，感謝于老師的無(wú)私指導(dǎo)與幫助，同時(shí)表示歉意。感謝夏筱紅老師在畢業(yè)環(huán)節(jié)中提供的幫助。感謝黃遠(yuǎn)碩士、沈永炬碩士、霍攀碩士、高炳倫碩士、劉歡碩士、顧春生碩士、朱勇碩士、岳建剛碩士在試驗(yàn)準(zhǔn)備及設(shè)計(jì)上給予的大力支持，感謝好友祁建虎在試驗(yàn)取樣中給予的無(wú)私幫助和辛勤汗水，感謝舍友袁奇碩士、劉承雨碩士、郝威鐸碩士在生活中的幫助與陪伴。最后我要感謝我的家人，爸媽給了我生命，爺爺奶奶陪伴我成長(zhǎng)，離開(kāi)家后又

5、開(kāi)始擔(dān)心我在異鄉(xiāng)的學(xué)習(xí)、生活、工作，而我給予你們的關(guān)心卻太少太少，我愛(ài)你們，是你們用一生證明了勤勞工作、樸素生活，平平凡凡也可以幸福一輩子。感謝評(píng)閱和出席碩士論文答辯會(huì)的各位專家、教授，感謝你們百忙之中給予的指導(dǎo)。摘要本文的研究對(duì)象是慶陽(yáng)地區(qū)Q3黃土，通過(guò)顆粒分析試驗(yàn)、X射線熒光光譜分析（XRF）試驗(yàn)、動(dòng)三軸試驗(yàn)以及顆粒流模擬分析試驗(yàn)對(duì)慶陽(yáng)地區(qū)Q3黃土的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)特征，動(dòng)模量、阻尼比、動(dòng)強(qiáng)度、殘余應(yīng)變特征以及動(dòng)荷載下黃土內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化特性進(jìn)行了研究，論文完成的主要工作及獲得的認(rèn)識(shí)如下：（1

6、）進(jìn)行了慶陽(yáng)地區(qū)野外地質(zhì)踏勘，采取土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。顆粒分析試驗(yàn)表明慶陽(yáng)Q3黃土屬于砂性黃土，砂粒含量達(dá)到51.4％。X射線熒光光譜分析（XRF）試驗(yàn)表明慶陽(yáng)Q3黃土的礦物成分以碎屑礦物為主，其次為粘土礦物和碳酸鹽礦物，化學(xué)成分以SiO2為主，其次為Al2O3、CaO等，與地殼的化學(xué)成分相似。（2）動(dòng)三軸試驗(yàn)共完成了原狀黃土試樣4個(gè)，重塑黃土試樣9個(gè)，分析了不同含水率下原狀試樣及不同干密度、不同圍壓下飽和重塑試樣的動(dòng)模量、阻尼比、動(dòng)強(qiáng)度以及殘余應(yīng)變特性，總的變化規(guī)律是在相同條件下，原狀試樣的動(dòng)模

7、量、動(dòng)強(qiáng)度隨著含水率的的增大而減小，殘余應(yīng)變隨著含水率的增大而增大，相比之下天然含水率的原狀試樣有著較大的最大動(dòng)模量（315.3MPa）和動(dòng)強(qiáng)度（325kPa，采用屈服標(biāo)準(zhǔn)）及較小的殘余應(yīng)變；重塑試樣的動(dòng)模量、動(dòng)強(qiáng)度隨著干密度及圍壓的增大而增大，殘余應(yīng)變則隨著干密度的增大而減??；無(wú)論是重塑試樣還是原狀試樣所測(cè)得的阻尼比并沒(méi)有明顯的規(guī)律。（3）相比前人對(duì)其他地區(qū)黃土動(dòng)力特性的研究，慶陽(yáng)地區(qū)Q3黃土的動(dòng)模量及動(dòng)強(qiáng)度在相同條件下都要大于其他相關(guān)前人研究區(qū)域，說(shuō)明慶陽(yáng)黃土結(jié)構(gòu)很強(qiáng)。而且砂粒含量也高與其他

8、地區(qū)，在動(dòng)應(yīng)力的作用下，表現(xiàn)出較強(qiáng)的彈性特征。（4）運(yùn)用顆粒流數(shù)值模擬方法，模擬了黃土試樣在靜荷載、循環(huán)荷載、沖擊荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題。通過(guò)監(jiān)測(cè)試樣內(nèi)部顆粒的配位數(shù)、相關(guān)區(qū)域的孔隙率以及系統(tǒng)不平衡力的變化，來(lái)定量地描述由于荷載的作用所導(dǎo)致的試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化特征，主要表現(xiàn)為：靜荷載作用下孔隙率逐漸減小之后趨于穩(wěn)定，顆粒配位數(shù)先減小后增大之后趨于穩(wěn)定值，并且穩(wěn)定值要大于初始配位數(shù)的值，說(shuō)明試樣的結(jié)構(gòu)首先遭到破壞，然后被壓密形成更加緊密的結(jié)構(gòu)；循環(huán)荷載下試樣孔隙率整體上是呈下降趨勢(shì)，顆粒配位數(shù)則