荷載與化學(xué)組分對填海區(qū)軟土力學(xué)性質(zhì)與細觀結(jié)構(gòu)影響的試驗研究.pdf

1、以港口、碼頭、城市建設(shè)和工業(yè)用地為目的的填海造地，具有填海面積大、造陸速度快、施加荷載重等特點，使得填海場地軟土賦存物理化學(xué)環(huán)境發(fā)生了根本的變化，軟土宏觀力學(xué)性質(zhì)與細觀結(jié)構(gòu)隨之受到重要影響。
　　全面認識填海造地工程對軟土性狀的影響是進行工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)。本文以欽州和防城港填海場地軟土為研究對象，從宏觀力學(xué)性質(zhì)和細觀結(jié)構(gòu)兩個方面，較為系統(tǒng)全面地研究了填海造地工程對軟土性狀的影響。
　　主要研究工作與研究成果如下:
　

2、　1)環(huán)境擾動分析與模擬裝置研制
　　以港口、碼頭、城市建設(shè)和工業(yè)用地為目的的填海造地工程對軟土賦存物理化學(xué)環(huán)境變化將產(chǎn)生多方面的影響，從巖土工程地質(zhì)的角度分析，填海造地使得軟土上覆荷載與孔隙水化學(xué)場兩方面發(fā)生了根本性的變化。
　　研制了填海場地軟土上覆荷載與孔隙水化學(xué)組分變化的室內(nèi)模擬裝置“一種土的浸泡荷載聯(lián)動裝置”。采用該裝置模擬了填海場地軟土上覆荷載與孔隙水化學(xué)組分的變化，獲得了“印記”有上覆荷載與孔隙水化學(xué)組分變化“

3、痕跡”的人工軟土。
　　2)試驗研究
　　基于人工軟土物理力學(xué)性質(zhì)試驗研究，揭示了上覆荷載與孔隙水化學(xué)組分Ca2+與Mg2+對軟土性狀影響的變化機理。結(jié)論如下:①孔隙比隨荷載增加而減少，隨Ca2+與Mg2+濃度增加略有減少。②壓縮系數(shù)隨荷載、Ca2+與Mg2+濃度增加呈減少趨勢。③粘聚力隨荷載、Ca2+與Mg2+濃度增加呈增大趨勢。④內(nèi)摩擦角隨荷載增加而增大，隨Ca2+濃度增加而略有增大，而隨Mg2+濃度增加變化不明顯。⑤人

4、工軟土在荷載與化學(xué)組分共同作用下，兩者之間存在某種相互影響的耦合效應(yīng)，對孔隙比、壓縮系數(shù)、粘聚力和滲透系數(shù)有較為明顯的耦合效應(yīng)，而對內(nèi)摩擦角的耦合效應(yīng)較弱。
　　基于人工軟土SEM試驗和MIP試驗研究，揭示了上覆荷載與化學(xué)組分Ca2+與Mg2+對軟土性狀影響的細觀機理。結(jié)論如下:①荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大對土顆粒圓形度、平均等效粒徑、顆粒投影輪廓線分維數(shù)影響并不明顯。②荷載對顆粒排列定向角有一定程度的影響，顆粒排列定向角（

5、與水平方向夾角）隨荷載增大呈變小趨勢，而Ca2+與Mg2+濃度增大對顆粒排列定向角影響并不明顯。③荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大對孔隙平均圓形度影響并不明顯。④荷載和Ca2+與Mg2+濃度增大，孔隙孔徑呈變小趨勢。
　　3)理論分析
　　發(fā)現(xiàn)人工軟土在荷載作用下，因孔隙比變小使得膠結(jié)聯(lián)結(jié)強度增大;隨著化學(xué)組分Ca2+與Mg2+濃度增大，因部分Ca2+與Mg2+析出結(jié)晶形成膠結(jié)物，使得膠結(jié)物增多，顆粒之間膠結(jié)聯(lián)結(jié)增強，膠結(jié)聯(lián)

6、結(jié)強度增大。
　　宏觀與細觀呈現(xiàn)出了極為明顯的一致性，宏觀是細觀的具體量化體現(xiàn)。在本文采用的最大荷載180kPa范圍內(nèi)，荷載作用下土顆粒的形狀、大小變化不明顯，土顆粒主要是發(fā)生位移，重新排列，土的孔隙變小?；瘜W(xué)組分Ca2+與Mg2+濃度增大，部分Ca2+與Mg2+析出結(jié)晶形成膠結(jié)物，使得土顆粒之間的膠結(jié)聯(lián)結(jié)增強。人工軟土宏觀力學(xué)性質(zhì)與細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間呈相關(guān)性，其中壓縮系數(shù)、粘聚力和滲透系數(shù)與細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)之間呈明顯的相關(guān)性，內(nèi)摩擦角