重塑網(wǎng)紋紅土非飽和直剪強度特性的微結(jié)構(gòu)效應(yīng)研究.pdf

1、網(wǎng)紋紅土是宣城地區(qū)廣泛分布的具有特殊結(jié)構(gòu)的黏性土，以往針對網(wǎng)紋紅土強度的研究主要為飽和強度，而針對重塑土非飽和強度和微結(jié)構(gòu)的研究則相對較少。宣城網(wǎng)紋紅土多處于非飽和狀態(tài)，故開展非飽和網(wǎng)紋紅土強度研究，對確保網(wǎng)紋紅土場地工程建設(shè)安全具有重要意義。論文基于非飽和土直剪實驗系統(tǒng)研究了基質(zhì)吸力和凈法向應(yīng)力對非飽和重塑網(wǎng)紋紅土的強度規(guī)律，并基于Fredlund和Bishop非飽和強度公式分析了相應(yīng)非飽和強度參數(shù)變化規(guī)律，進而通過掃描電子顯微鏡(S

2、EM)和能譜儀(EDS)分析了剪切破壞面上土體的微結(jié)構(gòu)定量變化，以探究微結(jié)構(gòu)特征與宏觀強度和變形的聯(lián)系。論文得到如下的主要結(jié)論:
　　(1)重塑網(wǎng)紋紅土非飽和試驗結(jié)果表明，試樣破壞形式可表現(xiàn)為脆性和塑性破壞，但脆性破壞一般出現(xiàn)在高基質(zhì)吸力和低凈法向應(yīng)力的試驗條件下，而塑性破壞的條件正好與之相反。
　　(2)基于Fredlund強度公式的分析表明:重塑網(wǎng)紋紅土在不同基質(zhì)吸力條件下的黏聚力隨著基質(zhì)吸力的增大并非逐漸增大，且基質(zhì)吸

3、力對應(yīng)的內(nèi)摩擦角也不隨著基質(zhì)吸力的增大而增大;在基質(zhì)吸力為100kPa以下，黏聚力隨著基質(zhì)吸力的提高而逐漸增大，基質(zhì)吸力對應(yīng)的內(nèi)摩擦角逐漸減小;而在基質(zhì)吸力大于200kPa以上，黏聚力和基質(zhì)吸力對應(yīng)的內(nèi)摩擦角均隨著基質(zhì)吸力的提高而增大，凈法向應(yīng)力對應(yīng)的內(nèi)摩擦角卻隨著基質(zhì)吸力的增大而逐漸增大。
　　(3)基于Bishop強度公式的分析表明:有效應(yīng)力參數(shù)并非一個[0，1]的數(shù)值，在當基質(zhì)吸力大于等于200kPa時，該參數(shù)基本不再隨著凈

4、法向應(yīng)力的變化而變化，總體上趨于一個與凈法向應(yīng)力有關(guān)的定值;當基質(zhì)吸力小于200kPa時，該參數(shù)的變化規(guī)律與凈法向應(yīng)力有關(guān)，在凈法向應(yīng)力為200kPa、300kPa的條件下隨著凈法向應(yīng)力的增大而減小，當凈法向應(yīng)力變?yōu)?00kPa、410kPa時隨著凈法向應(yīng)力的增大而增大。
　　(4)基于試驗實測數(shù)據(jù)，應(yīng)用Matlab分析了非飽和強度、基質(zhì)吸力和凈法向應(yīng)力三者的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)三者存在著曲面關(guān)系，與Fredlund公式表達的平面關(guān)系存在差

5、別，該曲面體現(xiàn)了重塑網(wǎng)紋紅土強度在凈法向應(yīng)力為100kPa和200kPa、基質(zhì)吸力為100kPa和200kPa處出現(xiàn)明顯變化，這一現(xiàn)象也同時表明了Fredlund公式對試驗用土的強度適用性存在一定局限性。
　　(5) SEM和EDS試驗分析結(jié)果表明:重塑直剪試樣剪切面上的孔隙主要以0.1～0.2μm2的孔隙為主，0.02～0.1μm2和大于等于0.2μm2的孔隙次之，此與原狀土樣的微孔隙特征存在較大區(qū)別，可能與試驗土樣經(jīng)磨細過篩后