珠海滨海相软土固结特征及微观性质的研究

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滨海相软土在珠三角、长三角、京津唐等沿海地区都是较为常见的,这种软土是一种具有高孔隙率、高含水量、高压缩性、低渗透性以及低强度等性质的粘土,其最具有代表性的有淤泥以及淤泥质土。由于这些特点,使得地基土呈现出承载力低、沉降量大、沉降稳定所需时间长等,直接影响着工程进度、造价以及安全性。滨海相软土这些性质的形成与其特定的历史环境密切相关,大量的研究与实践证明,软土的工程性质不仅与物质成分,颗粒大小、排水条件、深度及外荷载状态有关外,还与其微观孔隙及颗粒特征、颗粒的组成排列及连结方式、胶结方式等微观结构形态有关。本文通过试验,较为系统的介绍了研究滨海相软土工程性质的方法,并从宏观上以及微观上分别分析了滨海相软土各方面的特性。本文主要开展的研究工作以及理论成果如下:(1)总结分析了国内外关于土体宏观及微观方面性质的研究现状,并介绍了宏观及微观观测方法以及数据处理分析方法。(2)物质成分研究。本文通过试验,得出珠海地区的滨海相软土以粘粒和粉粒等细粒土为主,粘土矿物含量大,珠海软土的矿物成分中,粘土矿物以高岭石为主,其次为伊利石,蒙脱石含量较少,由于粘土矿物的含量较大,使得土体表现出颗粒粒径非常小,具有较大的比表面积等。(3)土体压缩回弹试验测试及次固结性质研究。珠海滨海相软土卸载回弹曲线大致可以分为两个阶段,回弹初始阶段以及第二阶段的快速回弹阶段。当固结压力大于上覆土体压力时,土体处于回弹初始阶段,回弹的曲线特征表现较为平缓;当固结压力卸载到小于上覆土体的压力时,土样处于快速回弹阶段,回弹的曲线特征表现为曲线较陡,孔隙比迅速增长。次固结所占的比例较大,在固结沉降计算中,不得忽略次固结带来的影响,同一压力状态下不同的深度处,土体的主次固结特征与深度变化并无明显的相关性。(4)土体微观孔隙特征研究。随着固结压力的增大,滨海相软土试样的孔隙大小,由孔径在400nm-2500nm区段的孔隙居多,逐渐发展为孔径在30nm-400nm区段的孔隙居多,说明固结过程中软土试样的较大孔隙逐渐转变为较小孔隙。随着固结压力的增大,软土试样在固结压力100kPa<p<200kPa区间,孔隙比迅速减小,平均孔径也迅速减小;而在固结压力p>200kPa,孔隙比及平均孔径仍在减小,但速度减慢,曲线近于平缓。(5)固结过程中微观结构形态发展的研究。固结过程中,大部分大孔隙被压成小孔隙,土体更加密实,颗粒也无明显的定向性,颗粒单元体呈现出从原来边-面、边-边组合转化成为面-面组合为主,无明显的曲片状结构,颗粒凝聚成团,且相互之间接触紧密,表明在荷载增加的同时,孔隙中水分减少,结合水膜变薄,紧接着就是凝聚成团状形式。
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