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生物酶改良膨胀土的本构关系研究的开题报告
一、课题背景
膨胀土又称膨润土，是一种具有特殊物理化学性质的黏土，主要由蒙脱石或伊利石等矿物组成。膨胀土在水分作用下会发生体积膨胀，土层中若存在大量膨胀土，则易引起工程失稳和破坏，严重危及工程安全。然而，膨胀土在水分饱和状态下具有较高的压缩模量和强度，使得其成为一种重要的工程填土。为了控制膨胀土的稳定性，工程实践中通常采用的方法为加强土体的强度或改变土体水分含量。
生物酶技术是一种新兴的土工材料改良技术，该技术通过使用适宜的微生物或酶，降低土壤的粘聚力和内摩擦角，改变土壤的力学性质和水分散布状态，从而提高土质材料的可塑性和可挤性，增强土层稳定性和抗渗透性能，改善岩土工程的全局稳定性。因此，在研究膨胀土的本构关系及其稳定性机理时，生物酶技术可以作为一种新的改良方式，来提高膨胀土的工程性质和稳定性。
二、研究目的
本论文旨在探究生物酶改良膨胀土的本构关系，分析生物酶对膨胀土微观结构和力学性质的影响，从而为工程实践中的膨胀土改良提供一种新的思路和方法。
三、研究内容
1.膨胀土基本性质及本构模型综述
介绍膨胀土的基本性质和本构模型，包括膨胀土的类型、结构、水分散布状态、力学性质等。总结已有研究，梳理膨胀土本构关系的发展历程及现状。
2.生物酶改良膨胀土的机理分析
通过文献研究，综述生物酶技术在岩土工程中的应用现状，分析生物酶改良膨胀土的机理和原理，并结合膨胀土常用稳定性分析方法探究生物酶改良膨胀土的机理。
3.生物酶改良膨胀土的试验研究
设计相应的试验方案，进行生物酶改良膨胀土的室内试验，包括膨胀土的颗粒分布、含水率、孔隙度及力学性质等试验参数，将试验结果分析归纳，总结生物酶改良膨胀土的特点和优势。
4.生物酶改良膨胀土的本构关系研究
根据试验结果和理论分析，建立生物酶改良膨胀土的本构模型，探究生物酶改良对膨胀土非线性特性和本构参数的影响，为工程实践提供膨胀土改良新技术和理论基础。
四、预期成果
1.膨胀土的基本性质和本构模型的梳理和总结。
2.生物酶改良膨胀土的机理和原理的分析和探究。
3.生物酶改良膨胀土的室内试验数据和分析结果。
4.生物酶改良膨胀土的本构模型的建立和非线性本构特性参数研究。
5.生物酶技术在膨胀土改良中的应用价值和前景展望。
五、研究难点
1.生物酶如何在膨胀土中发挥调控功效以实现改良效果。
2.如何通过试验的手段研究膨胀土的本构特性及生物酶对其本构特性的影响。
3.如何建立适用于膨胀土的生物酶改良本构模型，并合理提取膨胀土的本构参数。
4.生物酶技术在膨胀土改良中的实用性和可行性。
六、论文进度安排
1.2021年9月-12月：文献梳理和综述，熟悉生物酶改良和膨胀土的相关知识，明确研究目标和意义。
2.2022年1月-3月：投入实验，进行膨胀土基本性质和生物酶改良试验，记录数据并进行分析。
3.2022年4月-6月：根据试验结果和理论分析，建立生物酶改良膨胀土的本构模型并进行验证。
4.2022年7月-9月：对研究结果进行分析总结，撰写论文并进行修改和完善。
5.2022年10月-11月：对论文进行细节修整，进行语言润色和排版编辑。
6.2022年12月：论文答辩和最终修整。
七、参考文献
[1]王宏志,刘亚毅,吴正华.膨胀土与膨胀岩土力学[M].科学出版社,2006.
[2]邓钦华.岩土工程微生物治理[M].清华大学出版社,2015.
[3]王志新.岩土工程综合改良技术[M].人民交通出版社,2013.
[4]陈达浒,刘杨.生物酶技术在岩土工程中的应用研究进展[J].动力工程学报,2017,37(4):528-536.
[5]潘翔,赵福成,钟福生等.铵离子水解制备膨胀土的力学性能研究[J].岩土工程学报,2019,41(2):57-65.
[6]曾毓庆,黄慧敏,杨岚等.生物酶改良膨胀土的微观结构及力学性能[J].岩土力学,2018,39(8):2839-2846.