天津滨海新区软土的微观结构特征和结合水特性研究

发布时间：2017-03-15 21:51

  本文关键词：天津滨海新区软土的微观结构特征和结合水特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：自上世纪80年代以来,伴随着中国经济的快速发展,沿海地区对土地的需求逐渐增多,土地资源现在也是我们需要解决的一个关键问题。沿海城市大部分土地分布以软土为主,这种土粘粒含量较多,土颗粒中的亲水矿物比重较大,结合水一般具有团聚结构和连接结构,颗粒间的孔隙比较多且细小。随着水分的蒸发或浸入,土的体积会收缩或膨胀,并具有压缩量较大但过程缓慢的特性。在该软土地基上进行工程建设可能会出现沉降量大,强度、变形不满足建设要求等特性,而引起此特性的主要原因是含有大量的弱结合水,这是由于土颗粒周围外层弱结合水水分子间的排列比较疏松,弱结合水可能从浓度较低处逐渐的迁移到浓度相对较高处,也会从水膜较厚处迁移到水膜较薄处,或从一个土颗粒附近逐渐迁移到另一个土颗粒的附近,因此会导致土体结构变化,基础强度低、变形大。针对结合水引起的软土沉降量大,强度低等问题,本文选择了天津滨海新区海河大桥附近为试验地点,进行了软土的微观结构特征和结合水的特性研究。针对结合水含量的变化会引起软土强度低、变形大等特点,本文首先结合颗分试验、液塑限试验及一些化学成分测试试验等,讨论了不同软土的粒度成分、矿物成分及物理化学性质,分析了该土的高液限、高塑性指数等特殊工程特性,探讨了软土具有低强度、高含水率、高孔隙比、高压缩性等基本工程特性,为深入研究软土微观结构特征和结合水特性提供了理论基础和物源基础。其次,结合“电子显微镜扫描试验(SEM)”及“压汞试验(MIP)”等现代科技手段,选择了淤泥质粘土、粉质粘土和粉土,主要分析三种不同原状软土的微观结构特性,定性、定量描述天津滨海新区土的孔隙特征和结构单元体微观特征;通过试验发现土样以絮凝状集粒结构为主,且孔隙和结构单元体以长条形或椭圆形分布,且淤泥质粘土和粉质粘土的结构单元体相对较小,但是比较多,粉土结构单元体比较大,含量相对少;颗粒间排列定向性比较差,土颗粒比较细,集粒内的软土矿物多以边-边、边-面及少量的面-面方式连接,孔隙的连通性比较好。这为进一步研究结构特征对结合水含量的影响提供数据参数。最后,用容量瓶法对三种不同的软土进行吸附结合水含量测试试验,并从成分含量、结构单元体、温度及界限含水率四个方面来分析影响结合水含量的因素。由实验结果可知:(1)吸附结合水形成的决定性因素是软土矿物表面作用。由于假晶现象的存在,会引起水结构和矿物的不适应性,若它们之间的不适应性越大,则会形成较厚的结合水膜,从而引起水和矿物结构的变化,所以,矿物是影响结合水含量的决定性因素。(2)结构单元体也是影响结合水含量的一个因素,由试验发现结构单元体含量越多,集粒组越小,吸附结合水含量就越多。(3)温度是影响结合水含量的另一个重要因素。水分子的运动状况会受温度变化的影响,由于温度的升高,水分子的运动会更加剧,热运动的扩散力大于静电引力,导致吸附的结合水部分游离出结合水膜,使得弱结合水含量减少,结合水膜厚度产生变化,土颗粒间的相互作用、土体的结构、土颗粒的性质便会产生变化,从而导致宏观上土颗粒间的物理力学性质的改变。
【关键词】：软土 工程特性 微观结构 压汞 结合水含量 温度
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU447
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-25
• 1.1 选题依据和研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-23
• 1.2.1 软土研究14-17
• 1.2.2 土的微观结构研究17-20
• 1.2.3 结合水测试方法及特性研究20-23
• 1.3 论文的主要研究内容及技术路线23-25
• 第二章 天津滨海新区场地概况25-33
• 2.1 天津滨海新区概况25-27
• 2.1.1 滨海新区地理位置25-26
• 2.1.2 试验场地工程地质条件26-27
• 2.2 试验土样物质成分27-30
• 2.2.1 粒度成分27-29
• 2.2.2 矿物成分29-30
• 2.3 试验土样基本物理化学性质30-32
• 2.3.1 物理特性30-31
• 2.3.2 物理化学性质31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 微观结构特征33-46
• 3.1 微观结构特性测试内容及方法33-34
• 3.2 微观结构图像分析34-41
• 3.2.1 微观结构特征定性分析34-37
• 3.2.2 微观结构特征定量分析37-41
• 3.3 压汞试验孔隙分布特性研究41-45
• 3.3.1 压汞试验简介41-42
• 3.3.2 孔隙特征分析42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 软土结合水试验测定46-55
• 4.1 结合水测试方法选择46-51
• 4.1.1 结合水测试方法及基本原理46-48
• 4.1.2 本课题软土结合水测试方法48-50
• 4.1.3 试验方法50-51
• 4.2 测试结果51-53
• 4.3 吸附结合水理论计算值53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章 影响软土吸附结合水含量的因素55-66
• 5.1 软土与水的作用55-56
• 5.2 物质组成对结合水数量的影响56-61
• 5.2.1 粒度成分56-58
• 5.2.2 矿物成分58-61
• 5.3 结构单元体和孔隙的影响61-62
• 5.4 温度的影响62-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第六章 结论与建议66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 建议67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75-76
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果76

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