湿地湖泊相黏土是一种特殊的区域性软弱土,其物理力学性质和压缩性质与一般软土的物理力学性质和压缩性质有很大区别。为探究湿地湖泊相黏土的固结压缩特性及其机理,对湿地湖泊相黏土进行一维固结压缩试验,同时采用扫描电镜和计算机图像处理软件,提取不同固结压力下土体的微观结构参数,对土体微观结构的变化进行定性和定量分析。结果表明:湿地湖泊相黏土具有较明显的结构强度;由于结构强度的影响,原状土的压缩性明显小于重塑土的压缩性;当固结压力超过结构屈服应力后,原状土的结构强度逐渐丧失;在固结压缩过程中,微观结构参数的变化规律在固结压力达到结构屈服应力前后发生改变,曲线形态呈“二段折线”形式;在固结压力达到结构屈服应力前后,湿地湖泊相黏土土骨架的动态重组是土体压缩性发生改变的根本原因。在固结压缩过程中,孔隙的形态特征和定向排列特征变化较大,而颗粒的形态特征变化较小但定向排列特征变化较大,颗粒和孔隙通过不同的方式对土的压缩性产生影响。研究成果可为相关地区的地基处理工程提供借鉴参考。
Abstract
The physico-mechanical properties and compressibility of marshy-Lacustrine clay, a special regional soft soil, differ from those of other soft soils markedly. We performed oedometer tests to investigate the consolidated compressibility and mechanism of marshy-Lacustrine clay, and analyzed quantitatively and qualitatively the change of microstructure characteristics by extracting the microstructural parameters under different pressures using scanning electron microscopy and computer image processing. Results demonstrated that due to apparent structural strength, the compressibility of undisturbed marshy-Lacustrine clay was significantly smaller than that of reconstituted soil. Such structural strength perished gradually when the consolidation pressure exceeded the structural yield stress. Moreover, the change laws of the microstructural parameters varied and displayed a form of two broken lines when the consolidation pressure was around the structural yield stress, and also at this time the dynamic restructuring of the soil is the fundamental cause of the change of compressibility of marshy-Lacustrine clay. During consolidation compression, the morphological characteristics and directionalities of pores changed markedly, while the morphological characteristics of particles changed slightly but the directionalities of particles changed remarkably. The particles and pores affect the compressibility of soil in different ways.
关键词
湿地湖泊相黏土 /
土的结构性 /
固结压缩试验 /
微观结构 /
结构参数
Key words
marshy-Lacustrine clay /
structure of soil /
oedometer tests /
microstructure /
structural parameters
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参考文献
[1] JTG D30—2015,公路路基设计规范. 北京: 人民交通出版社, 2015.
[2] 高国瑞, 韩爱民. 论中国区域性土的分布和岩土性质的形成. 岩土工程学报, 2005, 27(5): 511-515.
[3] 沈珠江. 软土工程特性和软土地基设计. 岩土工程学报, 1998, 20(1): 100-111.
[4] 龚晓南, 熊传祥, 项可祥, 等. 粘土结构性对其力学性质的影响及形成原因分析. 水利学报, 2000(10): 43-47.
[5] 孔令荣, 黄宏伟, HICHER P Y, 等. 上海淤泥质黏土微结构特性及固结过程中的结构变化研究. 岩土力学, 2008, 29(12): 3287-3292.
[6] 张 宏, 柳艳华, 杜东菊. 基于孔隙特征的天津滨海软粘土微观结构研究. 同济大学学报(自然科学版), 2010, 38(10): 1444-1449.
[9] 周 晖, 李 勇. 珠江三角洲软土工程特性的微观机理探索. 工业建筑, 2011, 41(7): 82-86.
[8] 周 建, 邓以亮, 曹 洋, 等. 杭州饱和软土固结过程微观结构试验研究. 中南大学学报(自然科学版), 2014, 45(6): 1998-2005.
[9] 张先伟, 王常明. 一维压缩蠕变前后软土的微观结构变化. 岩土工程学报, 2010, 32(11): 1688-1694.
[10]桂 跃, 余志华, 刘海明, 等. 高原湖相泥炭土固结系数变化规律试验研究. 岩石力学与工程学报, 2016, 35(增刊1): 3259-3267.
[11]张 宏, 柳艳华, 石名磊, 等. 海陆交互相下粘性土的性状研究. 岩土力学, 2005, 26(9): 1491-1494.
[12]张可能, 王彦之, 胡惠华, 等. 洞庭湖砂纹淤泥质土固结过程微观结构变化. 水文地质工程地质, 2018, 45(1): 96-102.
[13]刘春原, 王向会. 衡水湖湿地湖泊相软土研究. 北京: 人民交通出版社, 2016.
[14]CASAGRANDE A. The Determination of Pre-consolidation Load and Its Practical Significance[C]∥Proceedings of the First International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Cambridge, Massachusetts, USA, June 22-26, 1936: 60-64.
[15]BUTTERFIELD R.A Natural Compression Law for Soils. Géotechnique, 1979, 29(4): 469-480.
[16]SRIDHARAN A, ABRAHAM B M, JOSE B T. Improved Technique for Estimation of Preconsolidation Pressure. Géotechnique, 1991, 41(2): 263-268.
[17]张季如, 祝 杰, 黄 丽, 等. 土壤微观结构定量分析的IPP图像技术研究. 武汉理工大学学报, 2008, 30(4): 80-83.
[18]毛灵涛, 薛 茹, 安里千, 等. 软土孔隙微观结构的分形研究. 中国矿业大学学报, 2005, 34(5): 600-604.
[19]施 斌.粘性土击实过程中微观结构的定量评价.岩土工程学报,1996,18(4):57-62.
基金
河北省交通运输厅科技计划项目(Y-2012004);河北省科技计划项目(15273802D)
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