花岗岩残积土物理力学特性研究

发布时间：2020-07-20 15:24

【摘要】：花岗岩残积土在我国东南地区分布广泛,是一定的地理、气候及地质环境等因素共同作用的产物,是一种区域性特殊土。随着我国经济的高速发展,交通运输网的不断丰富,花岗岩残积土逐渐成为工程中常见的载体和岩土材料。以广东播植地区的花岗岩残积土为研究对象,对其进行较为全面的基本物理性质试验和三轴试验研究,为相关的工程应用提供参考和依据。基本物理性质试验包括界限含水率试验、击实试验、矿物成分分析试验、颗粒分析试验、XRD衍射试验等。根据对试验结果的分析,可知该花岗岩残积土的天然含水率为21.45%,塑性指数为18.21,液性指数为-0.337,属于坚硬状态;土样矿物成分以高岭石和石英为主,其他矿物成分较少;且根据对现有分类方法的总结,得出其属于残积砂质黏性土。三轴试验包括不同围压、不同颗粒级配下的花岗岩残积土的固结排水试验和固结不排水试验,试验得出一系列相应的关系曲线,如偏应力q-轴向应变ε_1关系曲线、体应变ε_v-轴向应变ε_1关系曲线等,进行分析可得:所有试样的应力应变关系均呈非线性的应变硬化,且随着围压的增大,试样的峰值应力也在增大;在固结排水试验中,围压较小时,原级配试样在剪切过程中先剪缩后剪胀,在围压较大时,试验试样在剪切的过程中均为剪缩,而在级配改变(掺砂后)的情况下,试样在剪切过程中一直剪缩;黏聚力c随着掺砂量的增加逐渐减小、内摩擦角?则随着掺砂量的增加而逐渐增大,同时可以看出,掺砂对黏聚力的影响较大,对摩擦角的影响较小。在固结不排水试验中,所有试样的孔压曲线趋势基本一致,在轴向应变达到5%时基本保持稳定,同时孔压稳定值随着围压的增大而逐渐增大。通过播植地区花岗岩残积土三轴试验,得出相应的关系曲线,并对结果进行分析,探讨Duncan-Chang模型中参数随颗粒级配变化的规律:在固结排水试验中,在围压较小时,初始变形模量E_i的增加幅度较大,而在围压较大时,其增加幅度则较小;无论是在固结排水还是固结不排水试验中,Duncan-Chang模型参数n、R_f、k都呈现一定的规律性;Duncan-Chang模型参数中n、R_f受级配影响较小,参数k受级配影响明显。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU43
【图文】：

照片,现场取样,照片

2 花岗岩残积土基本物理性质2.1 引言试验土样取自于广东省德庆县播植镇。取样地主要由第四系坡残积粉质粘土和燕山期花岗岩及其风化层组成，地处低缓丘陵区；地下水主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水，以地表沟水及大气降水为主要补给方式。所取土样呈黄褐色，稍湿，砂感强。广东省广泛分布的花岗岩残积土主要是在湿热环境下，燕山期花岗岩经过长期的化学、物理作用而残留在原地形成的。依据《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)[28]对花岗岩残积土进行各项基本物理力学性质试验，包括颗粒分析试验、击实试验、SEM 试验和 XRD 衍射试验等，得到该花岗岩残积土的基本物理性质指标。

密度计法,筛析法,颗粒分析试验,干土

编号盒子质量(g)盒加湿土质量(g)盒加干土质量(g)干土质量(g)水质量(g)含水率(%)平均含水率(%)1 17.25 41.28 37.03 19.78 4.25 21.4921.452 22.94 46.36 42.23 19.29 4.13 21.41由上表可知，此花岗岩残积土的天然含水率为 21.45%。2.3 颗粒分析试验颗粒分析试验是用来测定土中的各粒组的分布状况。颗粒分析试验常用的方法有筛析法、密度计法和移液管法。筛析法适用于粒径小于等于 60mm，大于 0.075mm的土；而密度计法和移液管法适用于粒径小于 0.075mm 的试样。采用筛析法和密度计法联合测定，试验过程如图 2-2 所示，试验结果可见表 2-2 和图 2-3。

颗粒级配曲线,颗粒级配曲线,粒组,颗粒分析试验

图 2-3 颗粒级配曲线表 2-2 颗粒分析试验数据径范围(mm）质量百分比(%) 粒组名称粒组百分比d＞20 0砾粒 720≥d＞10 0.110≥d＞5 0.45≥d＞2 6.52≥d＞1 6.9砂粒 31.91≥d＞0.5 9.30.5≥d＞0.25 4.7.25≥d＞0.075 11075≥d＞0.005 27.9 粉粒 27.9

【参考文献】