考虑盐度影响的软黏土物理力学特性研究
发布时间：2021-03-05 14:04
近年来我国经济的迅猛发展对沿海地区土地的需求日益扩大,大量工民用建筑及基础设施不得不修筑于软黏土地基之上,尤其沿海滩涂围垦工程的相继实施逐渐成为保障沿海战略实施空间的重要方式。海相软黏土因初始沉积环境具有孔隙水盐分浓度高且100%饱和的特点,表现出特殊的工程性质。长时间尺度下温度、降雨及海平面上升等因素将导致土体盐度的改变,对软黏土工程特性产生根本性影响,设计中若考虑不足将构成安全隐患。为此,开展系统的宏微观试验和理论分析,围绕孔隙水溶液盐分浓度与软黏土间水土相互作用的问题,从宏微观多角度探析盐度对其物理力学特性的影响规律和作用机理,加深对天然海相软黏土的力学行为认识,从而为实际工程设计应用及相关问题的处理提供有效参考。主要工作及结论如下:（1）通过X射线衍射和界限含水率试验,发现以伊蒙混层和伊利石为主的连云港软黏土随着盐度增加,液、塑限均不同程度降低。当盐度较低时,盐度对其影响较为显著,盐度较高时则影响较小趋于稳定;土体塑性指数呈现与液限类似的变化规律,土体由高液限黏土变为低液限黏土。（2）开展一维固结试验得出高盐度的重塑土压缩曲线位于低盐度曲线下方,盐度的提高降低了软黏土的压缩性。...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)海水倒灌;(b
考虑盐度的软黏土物理力学特性研究10图2.1土体颗粒级配分布曲线Fig.2.1Grainsizedistributionfortestingsoil据《江苏省水文地质图》所绘矿化度等值曲线可知，江苏沿海地区距海岸线越近，相应矿化度就越高，可至10g/L以上，且土体孔隙水所含可溶盐主要为NaCl[44]。为开展土体孔隙水盐分浓度对软黏土物理力学特性的影响研究，特对试验土样孔隙溶液的盐分浓度进行测定，测定方法参照残渣烘干法[60,61]。通过将试验土样与蒸馏水混合，搅拌均匀静置并浸提24h，蒸发浸出液并去有机质称重,如图2.2所示。依据《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)[62]盐渍土定义含盐量界限值为0.3%，盐分含量指土体中易溶盐重量与干土重量之比，以百分数来计，由此测得试验土样平均盐分含量为0.25%，不属于盐渍土。(a)(b)(c)图2.2残渣烘干法:(a)过滤;(b)烘干;(c)去杂Fig.2.2Residuedryingmethod:(a)Filtration;(b)Drying;(c)Impurityremoval0204060801000.0010.010.1小于某粒径之质量分数(%)颗粒直径d(mm)
考虑盐度的软黏土物理力学特性研究12依据流体静力学中的斯托克斯(Stocks)沉降原理，可采取水悬浮液分离法或离心分离法分别提取试验土样粒径小于2um的黏土矿物样品以测定各种黏土矿物种类的相对含量。黏土样品涂载玻片风干后，依次进行自然片XRD测定、乙二醇饱和片XRD测定和高温片XRD测定[64]。需要注意三种是同一样片，只是经过3次不同的处理，故每次测量时要保持放置样品的方向一致(做标记)，同时扫描程序测试条件要一致。试验仪器采用德国Bruker公司生产的D8ADVANCE型X射线衍射仪，如图2.3所示，试验扫描角度选取545。图2.3X射线衍射仪Fig.2.3X-rayDiffractometerX射线衍射试验测试样品按照《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》(SY/T5163-2018)[64]所描述方法进行制备并预处理。将风干土样粉碎至小于1mm粒径，将粉碎土样放入烧杯加水浸泡，使用超声波促进分散，水浴法添加双氧水(H2O2)去除有机质，稀盐酸去除碳酸盐。用蒸馏水反复洗涤土样并加入5%的六偏磷酸钠(NaPO3)6溶液促进分散，依照不同温度下吸取悬浮液所需时间提取小于2mm的黏土矿物。提取悬浮液离心，使黏粒沉降。加适量蒸馏水于经离心沉降获得的黏土中，搅匀，吸取0.7mL-0.8mL的悬浮液于载玻片上风干。试验分自然风干定向样品(N片)、乙二醇饱和处理定向样品(EG片)和高温定向样品(T片)，其中乙二醇饱和通过点滴法即把乙二醇溶液数滴，缓慢地滴在定向薄膜的边缘，待扩散到整个薄膜；高温片则是将乙二醇饱和片在450℃550℃温度条件下恒温不少于2.5h，并冷却至室温。具体试验步骤如图2.4所示。样片
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔径分布对软黏土渗透特性的影响分析[J]. 金盼,陈波,胡云世. 水文地质工程地质. 2018(04)
[2]三轴剪切过程中软黏土的微观结构及分形特征[J]. 刘勇健,武建胜,彭建文,谢治堃. 广东工业大学学报. 2018(04)
[3]固结条件下上海软土微观特征研究[J]. 李越,孙红,葛修润. 河北工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]水-土化学力学耦合作用研究进展[J]. 杨国宝. 科技创新与应用. 2017(18)
[5]氯化钠溶液对粘性土的强度影响[J]. 颜荣涛,梁维云,杨德欢,张启航,张煜东,肖玉龙. 桂林理工大学学报. 2017(01)
[6]基于Matlab和IPP的黄土孔隙微观结构研究[J]. 徐世民,吴志坚,赵文琛,赵涛. 地震工程学报. 2017(01)
[7]海水盐度对黏土矿物基本特性影响规律研究[J]. 苗永红,陆强,朱杰,徐桂中. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]海水环境下蒙脱土压缩特性研究[J]. 王圣萍,徐桂中,颜彦,周鲁,牛宇婷. 江苏建筑. 2016(01)
[9]基于SEM和IPP测定软黏土接触面积的试验[J]. 徐日庆,徐丽阳,邓祎文,朱亦弘. 浙江大学学报(工学版). 2015(08)
[10]渗透吸力对重塑黏土的压缩和渗透特性影响的试验研究[J]. 张彤炜,邓永锋,刘松玉,杨忠超. 岩土工程学报. 2014(12)
博士论文
[1]盐分浸析下海相沉积黏土力学性状劣化研究[D]. 宋苗苗.东南大学 2018
[2]盐分对人工软黏土物理力学行为影响机制与本构模型[D]. 张彤炜.东南大学 2017
硕士论文
[1]重塑软土的固结特性研究[D]. 王淦华.天津大学 2018
[2]孔隙水盐分与砂含量对软黏土工程特性影响规律与细观机制探讨[D]. 刘垚.东南大学 2017
[3]孔隙水溶液对高岭土变形特性的影响机理[D]. 杨德欢.桂林理工大学 2016
[4]孔隙水盐分对软黏土物理力学性质影响试验研究[D]. 章显斌.福州大学 2015
[5]宁波软土一维固结特性及微观机理研究[D]. 杨勇超.浙江大学 2014
[6]天然沉积结构性黏土不排水抗剪强度特性试验研究[D]. 曾俊.福州大学 2013
[7]水化学环境变化对多孔介质强度和渗透性的影响[D]. 张倩.中国海洋大学 2010
[8]饱和软粘土微观孔隙的定量分析及其分形研究[D]. 黄丽.武汉理工大学 2007
[9]城市地下水环境场变异与土结构相互作用的理论分析[D]. 鲁嘉.广西大学 2006
本文编号：3065329
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)海水倒灌;(b
考虑盐度的软黏土物理力学特性研究10图2.1土体颗粒级配分布曲线Fig.2.1Grainsizedistributionfortestingsoil据《江苏省水文地质图》所绘矿化度等值曲线可知，江苏沿海地区距海岸线越近，相应矿化度就越高，可至10g/L以上，且土体孔隙水所含可溶盐主要为NaCl[44]。为开展土体孔隙水盐分浓度对软黏土物理力学特性的影响研究，特对试验土样孔隙溶液的盐分浓度进行测定，测定方法参照残渣烘干法[60,61]。通过将试验土样与蒸馏水混合，搅拌均匀静置并浸提24h，蒸发浸出液并去有机质称重,如图2.2所示。依据《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)[62]盐渍土定义含盐量界限值为0.3%，盐分含量指土体中易溶盐重量与干土重量之比，以百分数来计，由此测得试验土样平均盐分含量为0.25%，不属于盐渍土。(a)(b)(c)图2.2残渣烘干法:(a)过滤;(b)烘干;(c)去杂Fig.2.2Residuedryingmethod:(a)Filtration;(b)Drying;(c)Impurityremoval0204060801000.0010.010.1小于某粒径之质量分数(%)颗粒直径d(mm)
考虑盐度的软黏土物理力学特性研究12依据流体静力学中的斯托克斯(Stocks)沉降原理，可采取水悬浮液分离法或离心分离法分别提取试验土样粒径小于2um的黏土矿物样品以测定各种黏土矿物种类的相对含量。黏土样品涂载玻片风干后，依次进行自然片XRD测定、乙二醇饱和片XRD测定和高温片XRD测定[64]。需要注意三种是同一样片，只是经过3次不同的处理，故每次测量时要保持放置样品的方向一致(做标记)，同时扫描程序测试条件要一致。试验仪器采用德国Bruker公司生产的D8ADVANCE型X射线衍射仪，如图2.3所示，试验扫描角度选取545。图2.3X射线衍射仪Fig.2.3X-rayDiffractometerX射线衍射试验测试样品按照《沉积岩中黏土矿物和常见非黏土矿物X射线衍射分析方法》(SY/T5163-2018)[64]所描述方法进行制备并预处理。将风干土样粉碎至小于1mm粒径，将粉碎土样放入烧杯加水浸泡，使用超声波促进分散，水浴法添加双氧水(H2O2)去除有机质，稀盐酸去除碳酸盐。用蒸馏水反复洗涤土样并加入5%的六偏磷酸钠(NaPO3)6溶液促进分散，依照不同温度下吸取悬浮液所需时间提取小于2mm的黏土矿物。提取悬浮液离心，使黏粒沉降。加适量蒸馏水于经离心沉降获得的黏土中，搅匀，吸取0.7mL-0.8mL的悬浮液于载玻片上风干。试验分自然风干定向样品(N片)、乙二醇饱和处理定向样品(EG片)和高温定向样品(T片)，其中乙二醇饱和通过点滴法即把乙二醇溶液数滴，缓慢地滴在定向薄膜的边缘，待扩散到整个薄膜；高温片则是将乙二醇饱和片在450℃550℃温度条件下恒温不少于2.5h，并冷却至室温。具体试验步骤如图2.4所示。样片
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔径分布对软黏土渗透特性的影响分析[J]. 金盼,陈波,胡云世. 水文地质工程地质. 2018(04)
[2]三轴剪切过程中软黏土的微观结构及分形特征[J]. 刘勇健,武建胜,彭建文,谢治堃. 广东工业大学学报. 2018(04)
[3]固结条件下上海软土微观特征研究[J]. 李越,孙红,葛修润. 河北工程大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]水-土化学力学耦合作用研究进展[J]. 杨国宝. 科技创新与应用. 2017(18)
[5]氯化钠溶液对粘性土的强度影响[J]. 颜荣涛,梁维云,杨德欢,张启航,张煜东,肖玉龙. 桂林理工大学学报. 2017(01)
[6]基于Matlab和IPP的黄土孔隙微观结构研究[J]. 徐世民,吴志坚,赵文琛,赵涛. 地震工程学报. 2017(01)
[7]海水盐度对黏土矿物基本特性影响规律研究[J]. 苗永红,陆强,朱杰,徐桂中. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2017(02)
[8]海水环境下蒙脱土压缩特性研究[J]. 王圣萍,徐桂中,颜彦,周鲁,牛宇婷. 江苏建筑. 2016(01)
[9]基于SEM和IPP测定软黏土接触面积的试验[J]. 徐日庆,徐丽阳,邓祎文,朱亦弘. 浙江大学学报(工学版). 2015(08)
[10]渗透吸力对重塑黏土的压缩和渗透特性影响的试验研究[J]. 张彤炜,邓永锋,刘松玉,杨忠超. 岩土工程学报. 2014(12)
博士论文
[1]盐分浸析下海相沉积黏土力学性状劣化研究[D]. 宋苗苗.东南大学 2018
[2]盐分对人工软黏土物理力学行为影响机制与本构模型[D]. 张彤炜.东南大学 2017
硕士论文
[1]重塑软土的固结特性研究[D]. 王淦华.天津大学 2018
[2]孔隙水盐分与砂含量对软黏土工程特性影响规律与细观机制探讨[D]. 刘垚.东南大学 2017
[3]孔隙水溶液对高岭土变形特性的影响机理[D]. 杨德欢.桂林理工大学 2016
[4]孔隙水盐分对软黏土物理力学性质影响试验研究[D]. 章显斌.福州大学 2015
[5]宁波软土一维固结特性及微观机理研究[D]. 杨勇超.浙江大学 2014
[6]天然沉积结构性黏土不排水抗剪强度特性试验研究[D]. 曾俊.福州大学 2013
[7]水化学环境变化对多孔介质强度和渗透性的影响[D]. 张倩.中国海洋大学 2010
[8]饱和软粘土微观孔隙的定量分析及其分形研究[D]. 黄丽.武汉理工大学 2007
[9]城市地下水环境场变异与土结构相互作用的理论分析[D]. 鲁嘉.广西大学 2006
本文编号：3065329
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