濱海地區(qū)改良軟土會受到海水的長期浸泡作用,為獲得其力學性能隨時間的演化規(guī)律,依據(jù)海水的主要物質(zhì)成分和含量制備了鹽水溶液。選取天津濱海新區(qū)的軟土,摻入15%的水泥進行養(yǎng)護,為便于對比分析,選用有機質(zhì)含量低的粉土作比較。為了說明鹽溶液浸泡的作用,進行了鹽水和淡水兩種浸泡方式的對比試驗。無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果表明,改良軟土歷經(jīng)淡水溶液和鹽溶液浸泡3 d后其強度差值達到最大,7 d和28 d養(yǎng)護齡期試樣分別相差0.40、1.28 MPa,建議利用28 d的標準養(yǎng)護齡期強度作為設計參考值。利用Geo-Studio中的Seep/W和CTRAN模塊模擬了鹽溶液離子浸入試樣的過程,發(fā)現(xiàn)離子在試樣內(nèi)部遷移2~3 d趨于平穩(wěn),主要遷移至離試樣表層5 mm的區(qū)域范圍內(nèi),數(shù)值計算結(jié)果與宏觀力學試驗結(jié)果相一致。
【部分圖文】：

后進行浸泡，各類離子含量見表2，摻入順序如圖2所示。表2不同鹽組份的濃度[8]Table2Concentrationofvarietysalt[8]鹽的種類標準海水中鹽含量/(g/L)人工鹽溶液中鹽含量/(g/L)NaCl21.0105.0MgCl22.5412.7MgSO4·7H2O1.547.7CaSO4·2H2O2.4312.15CaCO30.100.50圖2鹽溶液制備流程Fig.2Flowchartofpreparationforsaltsolution參考《公路土工試驗規(guī)程》[9]，對已備好的改良土試樣經(jīng)過預定的浸泡天數(shù)，放在自然環(huán)境下脫濕至初始含水率，然后進行無側(cè)限抗壓強度試驗，浸泡后試樣見圖3。圖3浸泡后試樣表面微裂縫Fig.3Surfacemicrofractureofspecimenaftersoaking3無側(cè)限抗壓強度分析按照上述試驗方案試驗，所得結(jié)果見表3，改良軟土無側(cè)限抗壓強度隨浸泡時間的變化規(guī)律如圖4所示。充分攪拌充分攪拌晾曬一晝夜依次加入NaCl、靜置一晝夜加入MgCl2加入蒸餾水配制完成CaSO4·2H2OCaCO3MgSO4·7H2O充分攪拌025507510010-410-310-210-1土粒直徑/mm土于某粒徑的小質(zhì)量百分數(shù)%/粉土軟土

述試樣取值。試樣四周施加H=0.3m的靜壓水頭，軟土取用葉為民等[17]的土-水特征曲線如圖5所示。圖5土-水特征曲線Fig.5Soil-watercharacteristiccurves表4CTRAN模塊邊界條件及材料參數(shù)Table4BoundaryandparametersofCTRANmode離子種類初始濃度C0/(g/m3)擴散系數(shù)/(10-12m2/s)吸附系數(shù)/(10-3g/g)+Na3.871.0102.502+Mg0.441.2202.20Cl75.802.0504.6024SO1.480.5255.40分別模擬試樣浸泡3、6、10d后，觀察試樣內(nèi)部離子濃度情況，幾何模型H取100mm，D取50mm，見圖6。圖6計算模型示意圖Fig.6Sketchofcalculatedmode特征點2:深度為2mm特征點1:深度為1mm特征點3:深度為4mm010mm50mm0.250.300.350.400.450.50050100150200250基質(zhì)吸力/kPa積含水率體/cm(3cm/3)

496巖土力學2015年4.3浸泡天數(shù)對鹽離子濃度的影響規(guī)律鈉離子計算結(jié)果云圖，如圖7所示。(a)鈉離子濃度分布云圖(b)鈉離子濃度分布局部放大細部圖圖7鈉離子濃度分布云圖和鈉離子濃度分布局部放大細部圖Fig.7NephogramofsodionconcentrationdistributionAnddetailsofsodionconcentrationdistribution以試樣上頂面圓心為基點，分別取距離試樣表層距離1、2、4mm三個特征點，計算得試樣中+Na、2+Mg、Cl、24SO四種離子單位吸附量與浸泡時間關系，如圖8所示。由圖可知，浸泡初期，鹽離子遷移進入試樣內(nèi)部，短時間內(nèi)鹽離子無法完全彌散，故在浸泡剛開始時試樣表層的鹽離子濃度較大。隨著浸泡時間的增加，部分鹽離子被土顆粒吸附，部分鹽離子彌散至試樣孔隙水之中，此時鹽離子濃度呈下降趨勢，試樣內(nèi)部鹽溶液的鹽離子流失量逐漸增大，最終試樣內(nèi)部離子濃度基本穩(wěn)定，保持不變。不難發(fā)現(xiàn)，軟土試樣內(nèi)部陽離子濃度基本在浸泡3d后達到穩(wěn)定。換言之，浸泡3d后土體顆粒已經(jīng)對陽離子的吸附趨于飽和，從而奪取土體中的硅酸根，并與之發(fā)生化學反應生成硅酸化合物，破壞了試樣的結(jié)構(gòu)性，侵蝕試驗孔隙結(jié)構(gòu)。試樣內(nèi)部陰離子在2d后，其流失量趨于平穩(wěn)，浸泡2d后陰離子（主要為硫酸根）與土體骨架充分接觸，生成難溶于水的硫酸化合物，經(jīng)歷1d的反應，這種化合物過剩累積導致膨脹，致使試樣內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，與圖4中軟土試樣在鹽溶液浸泡和淡水浸泡3d后，兩者強度差值達到最大的試驗結(jié)果相符。4.4試樣內(nèi)部鹽離子濃度的分布規(guī)律取10d作為浸泡時間特征點，計算得+Na、2+Mg、Cl、24SO四種離子濃度與深度關系，如圖9所示。由圖可知，經(jīng)過鹽溶液10d浸泡之后，試樣與鹽溶液接觸面鹽離子溶度最大，與溶液鹽離子溶?
【參考文獻】

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本文編號：2847837