《季凍區沼澤草炭土凍脹機理研究》是依託吉林大學，由呂岩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：季凍區沼澤草炭土凍脹機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：呂岩
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
土體凍脹一直是凍土研究領域的熱門課題，不同性質土的凍脹特性有很大差異。沼澤草炭土是一種富含植物纖維的具有特殊性質的土，其工程特性與其他類型土有著本質的區別，這些特性導致季凍區沼澤草炭土地區的路基經常出現一系列的病害問題，從而影響到其安全與正常使用，因此有必要對草炭土凍脹特性進行研究。本項研究主要以現場地質調研及室內外試驗為前提，測試和分析研究區草炭土的物理力學性質指標、化學性質指標和熱力學參數；通過對不同分解度、有機質含量、含水率、溫度的草炭土進行室內凍脹試驗，研究草炭土在不同影響因素下的凍脹特性；利用掃描電鏡及分析軟體對圖片進行定量分析，揭示季凍區沼澤草炭土產生凍脹的微觀本質，從巨觀和微觀角度總結出季凍區沼澤草炭土凍脹機理，結合巨觀及微觀參數，建立季凍區沼澤草炭土凍脹預測模型，為季凍區沼澤草炭土地區的線路工程建設提供較為合理的理論基礎與設計依據。
結題摘要
沼澤草炭土是一種富含植物纖維的具有特殊性質的土，其工程特性與其他類型土有著本質的區別，這些特性導致季凍區沼澤草炭土地區的路基經常出現一系列的病害問題，從而影響到其安全與正常使用，有必要對草炭土凍脹特性進行研究。因此，本項目採用理論分析，室內試驗和模型模擬結合的方法，對季凍區沼澤草炭土的凍脹特性展開研究，主要研究成果如下： （1）研究了季凍區沼澤草炭土的工程性質。測試和分析了研究區草炭土的物質組成、物理性質指標、化學性質指標和熱力學參數。 （2）研究了季凍區沼澤草炭土的凍脹特性。採用凍脹試驗，分析草炭土在不同有機質含量、不同含水率、不同溫度下的凍脹特性, 不同有機質含量草炭土的凍脹率總體上是隨著含水量的增加而提高，隨著溫度逐漸降低，在相同有機質含量範圍內，草炭土的凍脹率隨凍結溫度降低而增大。通過掃描電鏡分析了沼澤草炭土凍結前後的微觀結構特點，利用圖片分析軟體，從微觀角度對草炭土凍脹機理進行了揭示。通過對巨觀試驗所測數據的整理分析，利用SPSS統計分析軟體，建立了各因素與凍脹率的回歸方程。 （3）建立了草炭土凍脹的神經網路預測模型。利用粗糙集理論和基於灰色關聯分析理論，採用灰色關聯度分析孔隙率、含水量、溫度、有機質含量4 個因素對草炭土凍脹率的敏感性，結果發現，季凍區沼澤草炭土凍脹率敏感性影響大小的因子依次為含水量、溫度、有機質含量和孔隙率，即土體凍脹率受土體自身特性的影響最大。結合巨觀影響因素及微觀結構參數，用神經網路方法代替數學方法建立了草炭土凍脹預測模型, 避免了數學建模確定複雜的函式參數和建立一系列假設條件,更真實地反映了草炭土的凍脹特徵。通過模擬可以看出，考慮有機質含量的自適應神經模糊系統的季凍區草炭土凍脹預測模型具有良好的泛化能力和容錯能力，通過預測數據與試驗數據對比分析表明該預測模型能夠很好的描述草炭土各參數對凍脹的影響。
