高吸力下非饱和重塑土力学性能和微观结构特性研究

发布时间：2020-04-10 01:26

【摘要】：本文以温州地区的软黏土为例,开展了非饱和重塑土、水泥土和聚丙烯纤维土在不同高吸力下,不同初始干密度及不同掺量条件下的力学性能的研究,并通过微观实验对土体微观特征进行了测定。通过研究论文取得的主要成果如下:重塑压实温州非饱和软黏土抗剪强度和无侧限抗压强度随土体干密度增大而显著增大,随吸力增大呈对数形式递增。电阻率随吸力的增加呈指数形式递增。水泥土的强度随初始干密度、水泥掺量、吸力的增大呈指数形式增长,强度达到素土的5-6倍。纤维土随初始干密度、吸力的增大呈指数形式递增;在吸力大于40MPa,初始干密度小于1.38g/cm~3时,纤维掺量为2‰时土体强度最大,为最优掺量。蒸汽平衡后的土样土水特征曲线差异性不大。在水泥土中,吸力小于30MPa时,曲线随水泥掺量的增加而上升;在纤维土中,曲线随纤维掺量的增加而上升。土水特征曲线均随干密度增加而略微上升,当吸力大于40MPa时,曲线基本重合。温州黏土由大量的叠聚体、外包颗粒和少许开放黏土絮凝体组成。在水泥土中,随着水泥掺量的增加,水化产物随之增加,或连结于土体颗粒之间,或填充于土体颗粒之间。纤维与土颗粒通过土体颗粒包裹纤维形式形成稳定结构;当分布不均匀时,纤维容易抱团形成滑移薄弱面。干密度大于1.38g/cm~3的土样基本为单峰孔隙结构,干密度小于1.23g/cm~3时,土样为双峰孔隙结构。不论何种干密度,掺量多少,土样的颗粒间孔隙分布基本相同,密度较小的土样在集聚体内孔隙或集聚体间孔隙存在部分差异。
【图文】：

土水特征曲线,非饱和土,饱和土,相组成

温州大学硕士学位论文2图1.1 非饱和土与饱和土的相组成Fig.1.1 Phases composition of unsaturated and saturated soils非饱和土与饱和土在力学方面最大区别是吸力的存在，吸力使得非饱和土性质与饱和土有较大不同，对非饱和土的变形和强度有很大影响。吸力是由土体颗粒的表面与孔隙内的水和气相互作用而产生的，与外部荷载作用没有直接相关联系。总吸力通常包含：基质吸力和溶质吸力，如果不考虑土体中孔隙水的化学物质浓度变化时，溶质吸力的影响可以忽略不计，此时土体中主要为基质吸力。基质吸力主要受水-气交界面(即张力收缩膜)的影响，并且与饱和度的变化密切相关，常用土水特征曲线（SWCC）来表征。基质吸力一般又由两部分组成：毛细部分和黏吸部分。根据目前国内外各研究成果显示[8-13]：土体中含水率、饱和度、液塑限和压缩模量等物理指标均会随着基质吸力的变化而产生改变

土水特征曲线,土水特征曲线,非饱和土,残余饱和度

1.2.2吸力与SWCC研究现状图1.2 典型的土水特征曲线图Fig.1.2 Typical soil-water characteristic curves土水特征曲线(SWCC)[53-54]是从土壤学和土壤物理学延伸到土力学的研究与发展当中，它代表土体中颗粒的含水率和饱和度随土体中吸力变化规律的关系曲线，，也就是非饱和土体中土体的持水能力。非饱和土的SWCC可按土体含水率或饱和度的不同分为浸湿(吸水)和干燥(脱水)两种曲线[55-57]，见图1-2所示。在非饱和土的土水特征曲线描述中，有两个比较重要的特殊点，其一为空气进气值，其二为残余饱和度[7,58]。非饱和土的残余饱和度是指在土体中吸力相对较高的时候，
【学位授予单位】：温州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU43

【参考文献】