钙质粉土物理力学特性及其对钙质砂强度的弱化机理研究

发布时间：2020-11-11 01:04

　　 由于吹填施工时的水力分选作用,珊瑚礁地基存在多层厚度不均的钙质粉土。钙质粉工具有高压缩性和较低的抗剪强度,加之在空间分布上成层性差、隐蔽性高且易与砂土相互混合的特点,在建筑物荷载作用下地基产生不均匀沉降,将对建筑物的安全以及地基稳定产生不利影响。论文从钙质粉土的基本物理性质和微观结构入手,对重塑钙质粉土进行大量室内力学试验。在此基础上,开展了不同粉粒含量下钙质砂的三轴固结排水试验,并通过颗粒形貌分析,揭示了粉粒含量和颗粒形状对钙质砂抗剪强度的弱化机制。最后,结合力学试验结果和数值分析手段,研究了典型车辆荷载下含粉土夹层地基的沉降变形特征。通过试验研究和理论分析,本文的主要结论如下:1、通过现场踏勘,概括了钙质粉土的形成机制与赋存状态。与陆源粉土对比分析了钙质粉土的矿物组成与微观结构,利用常规土工试验获得了钙质粉土的物理参数,重点讨论了液塑限试验对钙质粉土命名的适用性。2、开展室内常规力学试验,研究了钙质粉土压缩及强度特性。重点分析了在不同剪切速率及密实度下,钙质粉土的应力应变关系和强度指标,并进一步指出,钙质粉土CU三轴剪切性状由密实度控制,当试样由中密变为密实时,应力-应变关系由微软化逐渐向硬化转变,而孔压应变曲线由稳定正值转变为负值。3、利用K0固结仪对钙质粉土进行了静止侧压力系数试验,研究了钙质粉土K0系数在加、卸载状态下随含水率、竖向应力的变化规律,并通过在现场路基下埋设土压力盒,获取了钙质砂在填土荷载作用下的K0系数。4、通过电子显微镜及图像处理软件获取了钙质砂颗粒形貌参数,对其形貌特征进行了量化分析。与陆源石英砂相比,钙质砂颗粒形状更不规则,致使细粒含量对钙质砂抗剪强度的弱化机制不同于陆源砂。试验结果表明,粉粒掺入削弱了颗粒咬合作用,导致钙质砂抗剪强度显著降低。表观粘聚力随细粒含量增加而线性减小,而有效内摩擦角在一定细粒含量下达到最大,而后逐渐减小。5、选取珊瑚礁地基典型道路模型,分析了在车辆荷载作用下含粉土夹层地基沉降变形特征。结果表明,在压路机荷载作用下,地基沉降随粉土夹层厚度线性增加,开启振动工作模式后,地基沉降显著增大。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P75
【部分图文】：

表２－１約质粉土和陆源粉土矿物成分对比??Ｔａｂｌｅ?２－１?Ｍｉｎｅｒａｌ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ?ａｎｄ?ｔｅｒｒｉｇｅｎｏｕｓ?ｓｉｌｔ??粉土名称?主要矿物质成分??耗质粉土?文石、高镁方解石??黄河三角洲粉土【５９］?石英、长石、方解石、伊利石、绿泥石??钱塘江冲海积粉土［６３】?石英、微长石、正长石、伊利石、绿泥石??河北大广线高速公路沿线粉土【８４】?石英、长石、方解石、云母、蒙脱石??１１??

２．２．２微观结构分析??为分析钙质粉土的微观形貌特征，本文采用由美国ＦＥＩ公司生产的Ｑｉｍｎｔａ２５０型扫??描电子显微镜对钙质粉土样品进行电镜扫描试验。图２－３为钙质粉土与钙质粗砂的颗粒??轮廓对比图。可以发现，钙质粗砂颗粒表面棱角丰富，棱角度高且孔隙发育明显，钙质??粉土颗粒较细，棱角特征不明显。??图２－４显示的是陆源粉土与钙质粉土在放大１０００倍以及２０００倍下的ＳＥＭ照片。??陆源粉土经过漫长的流水冲刷、运移沉积作用后，其颗粒表面棱角度低、磨圆度高且形??状轮廓较规则，片状颗粒较多。钙质粉土由于其特殊的海洋沉积环境，受海水溶蚀作用??其颗粒表面不平整，存在明显的剥落。颗粒表面棱角度高，且轮廓不规则。从整体上看，??其颗粒粒度不均匀，形状较不规则，相对陆源粉土而言，比较容易压实。电镜扫描下的??粉土微观结构如图２－５所示。在放大倍数较低的情况下，钙质粉土是由大小不一的粒团??组合而成

國圓??陆源粉土（放大２０００倍）?钙质粉土（放大２０００倍）??图２－４：钙质粉土与陆源粉土微观形貌对比（姚占勇［８５］，?２００６）??Ｆｉｇ．２－４?Ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ?ｐｉｃｔｕｒｅｓ?ｃｏｍｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ?ａｎｄ?ｔｅｒｒｉｇｅｎｏｕｓ?ｓｉｌｔ??画画??（ａ）?Ｘ１００?倍?（ｂ）?Ｘ８００?倍??图２－５粉土微观结构??Ｆｉｇ．２－５?Ｍｉｃｒｏ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃａｌｃａｒｅｏｕｓ?ｓｉｌｔ??１３??
【参考文献】

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1 蒋明杰;沈靠山;朱俊高;钱彬;;土压力盒测粗粒土K_0的影响因素分析[J];科学技术与工程;2015年26期

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3 秦月;孟庆山;汪稔;朱长歧;;钙质砂地基单桩承载特性模型试验研究[J];岩土力学;2015年06期

4 乔兰;屈春来;崔明;;细粒含量对尾矿工程性质影响分析[J];岩土力学;2015年04期

5 张家铭;邵晓泉;王霄龙;胡舫瑞;左鸿鹏;;沉桩过程中钙质砂颗粒破碎特性模拟研究[J];岩土力学;2015年01期

6 杨秀娟;侯天顺;;黄河三角洲新近沉积土动力学试验研究[J];水利水电技术;2013年12期

7 崔新壮;;交通荷载作用下黄河三角洲低液限粉土地基累积沉降规律研究[J];土木工程学报;2012年01期

8 朱志铎;彭宇一;张文超;魏仁杰;;高等级公路粉土路基毛细水处治的试验研究[J];岩土工程学报;2011年S1期

9 刘清秉;项伟;M.Budhu;崔德山;;砂土颗粒形状量化及其对力学指标的影响分析[J];岩土力学;2011年S1期

10 徐东升;汪稔;孟庆山;王志兵;杨超;;黄河三角洲粉土原位力学性能试验研究[J];岩石力学与工程学报;2010年02期

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3 徐学勇;饱和钙质砂爆炸响应动力特性研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2009年

4 胡波;三轴条件下钙质砂颗粒破碎力学性质与本构模型研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2008年

5 朱建群;含细粒砂土的强度特征与稳态性状研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2007年

6 谭峰屹;钙质砂声发射试验研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2007年

7 虞海珍;复杂应力条件下饱和钙质砂动力特性的试验研究[D];华中科技大学;2006年

8 姚占勇;黄河冲淤积平原土的工程特性研究[D];天津大学;2006年

9 李建国;波浪荷载作用下饱和钙质砂动力特性的试验研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2005年

10 张家铭;钙质砂基本力学性质及颗粒破碎影响研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2004年

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4 徐东升;黄河三角洲粉土的力学特性及改性研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2010年

5 王跃新;原状与重塑粉土静力三轴试验的对比研究[D];大连理工大学;2009年

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7 罗会;低液限粉土工程特性试验研究[D];石家庄铁道学院;2009年

8 张文峰;成样方法对南通饱和粉砂变形及强度特性影响的实验研究[D];大连理工大学;2007年

9 陈海洋;钙质砂的内孔隙研究[D];中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）;2005年

10 朱学雷;成都绕城高速公路软土地基不均匀沉降对路面结构性能影响的研究[D];西南交通大学;2002年

本文编号：2878536