吉林省镇赉地区盐渍土的强度特性及微观特征研究

发布时间：2018-12-14 19:57

【摘要】：盐渍土在我国分布面积广泛,尤其在吉林西部地区更分布着大量的盐渍土。在吉林西部地区一些工程建设需要修建在盐渍土地基上,但是盐渍土具有冻胀、溶陷、盐胀等众多不良的工程地质性质,对工程特性影响很大。因此本文以吉林省镇赉地区40cm层盐渍土作为主要研究对象,对盐渍土的基本性质及强度特性进行了试验研究,并结合微观试验结果,对盐渍土强度的影响机理进行了分析。本文研究的主要内容及成果主要有以下几个方面:(1)通过对吉林省镇赉县盐渍土的典型地区进行野外考察和实地取样,并进行了一系列的室内试验分析,可以得出:从物质组成来看,研究区土样的颗粒成分主要以粉粒和粘粒等细粒为主,约占93%,属于粉质轻粘土。从研究区的物理化学性质来看,研究区土样为低液限粉质粘土。通过易溶盐含量测试,盐渍土的含盐总量为0.4515%。各分量当中,阳离子主要为Na~+,阴离子主要为HCO_3~-、Cl~-和SO_4~(2-)离子,根据盐渍化类型的分类标准,将该土样的盐渍化的类型定名为碳酸盐渍土。从力学性质来看,研究区原状土的压缩系数为0.36 MPa-1,压缩模量为5.05 Mpa,属于中压缩性土,并且土的抗剪强度并不是很大。经过重塑后的土抗剪强度增大,压缩性降低。经过击实试验得到的研究区土的最优含水率为20%。这为下一步的盐渍土强度特性的研究奠定了基础。(2)为了研究盐渍土压缩特性,选取了含水率、含盐量、压实度三个影响因素,对研究区盐渍土进行了单向高压固结试验。选取压缩系数作为衡量盐渍土压缩性高低的指标,试验表明:在相同的含盐量及压实度条件下,土的压缩性随着含水率的增加逐渐增大,但是在最优含水率附近土的压缩性很低。在相同的含水率及压实度条件下,土的压缩性随着含盐量的增加先减小后增大,在盐分达到溶解度析出时开始增大。在相同含水率及含盐量的条件下,盐渍土的压缩性随压实度的增大逐渐减小。(3)为了研究盐渍土的抗剪强度特性,设计了不同含水率、含盐量及压实度条件的三轴不固结不排水剪试验。选取抗剪强度指标对盐渍土的抗剪强度大小进行分析,试验结果表明:盐渍土的应力-应变曲线基本呈应变硬化型。在相同的含盐量及压实度条件下,土的内聚力C和内摩擦角φ随着含水率的增加均逐渐减小,但是在含水率大于22%之后,内摩擦角出现大幅度的降低。在相同的含水率及压实度条件下,土的内聚力C随着含盐量的增大而减小,在含盐量为1.5%时达到最小并开始增大。内摩擦角φ随着含盐量的增大逐渐减小。含水率及含盐量相同,经不同压实度压实的土的内聚力C随着压实度的增大,整体呈增大的趋势,并且随着压实度的增大,内聚力的增长幅度逐渐增大。内摩擦角φ随着压实度的增大也是逐渐增大的,但是增长幅度并不是很大。(4)通过压汞试验对重塑后的不同含水率、含盐量及压实度的土样进行微观特征研究,得出:土的孔隙率随着含水率的增加逐渐增大。随着含盐量的增加,当含盐量小于1.5%时,孔隙率逐渐增大,在含盐量大于1.5%之后转而减小。随着压实度的增加,土的孔隙率也是逐渐减小的。不同条件下孔隙的分布均以小孔隙为主,随着含水率、含盐量以及压实度的变化,孔隙的分布都产生了相应的变化。(5)对不同含水率及含盐量的重塑土进行扫描电镜试验,对得到的图像进行定性分析发现:土的结构主要为团聚状结构,土中观察到了许多伊蒙混层矿物。随含水率的增加,颗粒的团聚性增强。随着含盐量的增加,土中可观察到呈针状的碳酸氢钠盐结晶体。(6)应用IPP软件对扫描电镜图像进行处理,对得到的数据进行定量分析,结果表明:不同含水率和含盐量下,土中孔隙和结构单元体的形状主要为近椭圆状,近圆形和长条形的相对较少;随着含水率的增大,土中孔隙及结构单元体的分形维数逐渐增大,但是随着含盐量的增大,土中孔隙及结构单元体的分形维数逐渐减小,并且土中孔隙的分形维数均高于结构单元体的分形维数。(7)对盐渍土强度的变形机理进行了相关研究,将宏观与微观试验结果相结合对含水率、含盐量及压实度对盐渍土强度影响机理进行分析。影响盐渍土强度的因素有很多,本文主要选择了含水率、含盐量及压实度三个因素探讨其对土体强度的影响。盐渍土强度随影响因素的变化,在宏观上表现为土体的压缩性指标压缩系数、抗剪强度指标内聚力与内摩擦角的变化,表现为土的压缩量增大或减小,抵抗剪切的能力增大或减小。而在微观的角度则是表现在土中颗粒之间水膜的厚度、土中孔隙体积以及颗粒之间的连结方式的变化,进而对压缩指标及抗剪强度指标造成影响。
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【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU448

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