考慮鹽度影響的軟黏土物理力學(xué)特性研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-05 14:04
近年來我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展對(duì)沿海地區(qū)土地的需求日益擴(kuò)大,大量工民用建筑及基礎(chǔ)設(shè)施不得不修筑于軟黏土地基之上,尤其沿海灘涂圍墾工程的相繼實(shí)施逐漸成為保障沿海戰(zhàn)略實(shí)施空間的重要方式。海相軟黏土因初始沉積環(huán)境具有孔隙水鹽分濃度高且100%飽和的特點(diǎn),表現(xiàn)出特殊的工程性質(zhì)。長(zhǎng)時(shí)間尺度下溫度、降雨及海平面上升等因素將導(dǎo)致土體鹽度的改變,對(duì)軟黏土工程特性產(chǎn)生根本性影響,設(shè)計(jì)中若考慮不足將構(gòu)成安全隱患。為此,開展系統(tǒng)的宏微觀試驗(yàn)和理論分析,圍繞孔隙水溶液鹽分濃度與軟黏土間水土相互作用的問題,從宏微觀多角度探析鹽度對(duì)其物理力學(xué)特性的影響規(guī)律和作用機(jī)理,加深對(duì)天然海相軟黏土的力學(xué)行為認(rèn)識(shí),從而為實(shí)際工程設(shè)計(jì)應(yīng)用及相關(guān)問題的處理提供有效參考。主要工作及結(jié)論如下:(1)通過X射線衍射和界限含水率試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)以伊蒙混層和伊利石為主的連云港軟黏土隨著鹽度增加,液、塑限均不同程度降低。當(dāng)鹽度較低時(shí),鹽度對(duì)其影響較為顯著,鹽度較高時(shí)則影響較小趨于穩(wěn)定;土體塑性指數(shù)呈現(xiàn)與液限類似的變化規(guī)律,土體由高液限黏土變?yōu)榈鸵合摒ね。?)開展一維固結(jié)試驗(yàn)得出高鹽度的重塑土壓縮曲線位于低鹽度曲線下方,鹽度的提高降低了軟黏土的壓縮性。...
【文章來源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
(a)海水倒灌;(b
考慮鹽度的軟黏土物理力學(xué)特性研究10圖2.1土體顆粒級(jí)配分布曲線Fig.2.1Grainsizedistributionfortestingsoil據(jù)《江蘇省水文地質(zhì)圖》所繪礦化度等值曲線可知,江蘇沿海地區(qū)距海岸線越近,相應(yīng)礦化度就越高,可至10g/L以上,且土體孔隙水所含可溶鹽主要為NaCl[44]。為開展土體孔隙水鹽分濃度對(duì)軟黏土物理力學(xué)特性的影響研究,特對(duì)試驗(yàn)土樣孔隙溶液的鹽分濃度進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定方法參照殘?jiān)娓煞╗60,61]。通過將試驗(yàn)土樣與蒸餾水混合,攪拌均勻靜置并浸提24h,蒸發(fā)浸出液并去有機(jī)質(zhì)稱重,如圖2.2所示。依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30-2015)[62]鹽漬土定義含鹽量界限值為0.3%,鹽分含量指土體中易溶鹽重量與干土重量之比,以百分?jǐn)?shù)來計(jì),由此測(cè)得試驗(yàn)土樣平均鹽分含量為0.25%,不屬于鹽漬土。(a)(b)(c)圖2.2殘?jiān)娓煞?(a)過濾;(b)烘干;(c)去雜Fig.2.2Residuedryingmethod:(a)Filtration;(b)Drying;(c)Impurityremoval0204060801000.0010.010.1小于某粒徑之質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)顆粒直徑d(mm)
考慮鹽度的軟黏土物理力學(xué)特性研究12依據(jù)流體靜力學(xué)中的斯托克斯(Stocks)沉降原理,可采取水懸浮液分離法或離心分離法分別提取試驗(yàn)土樣粒徑小于2um的黏土礦物樣品以測(cè)定各種黏土礦物種類的相對(duì)含量。黏土樣品涂載玻片風(fēng)干后,依次進(jìn)行自然片XRD測(cè)定、乙二醇飽和片XRD測(cè)定和高溫片XRD測(cè)定[64]。需要注意三種是同一樣片,只是經(jīng)過3次不同的處理,故每次測(cè)量時(shí)要保持放置樣品的方向一致(做標(biāo)記),同時(shí)掃描程序測(cè)試條件要一致。試驗(yàn)儀器采用德國(guó)Bruker公司生產(chǎn)的D8ADVANCE型X射線衍射儀,如圖2.3所示,試驗(yàn)掃描角度選取545。圖2.3X射線衍射儀Fig.2.3X-rayDiffractometerX射線衍射試驗(yàn)測(cè)試樣品按照《沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X射線衍射分析方法》(SY/T5163-2018)[64]所描述方法進(jìn)行制備并預(yù)處理。將風(fēng)干土樣粉碎至小于1mm粒徑,將粉碎土樣放入燒杯加水浸泡,使用超聲波促進(jìn)分散,水浴法添加雙氧水(H2O2)去除有機(jī)質(zhì),稀鹽酸去除碳酸鹽。用蒸餾水反復(fù)洗滌土樣并加入5%的六偏磷酸鈉(NaPO3)6溶液促進(jìn)分散,依照不同溫度下吸取懸浮液所需時(shí)間提取小于2mm的黏土礦物。提取懸浮液離心,使黏粒沉降。加適量蒸餾水于經(jīng)離心沉降獲得的黏土中,攪勻,吸取0.7mL-0.8mL的懸浮液于載玻片上風(fēng)干。試驗(yàn)分自然風(fēng)干定向樣品(N片)、乙二醇飽和處理定向樣品(EG片)和高溫定向樣品(T片),其中乙二醇飽和通過點(diǎn)滴法即把乙二醇溶液數(shù)滴,緩慢地滴在定向薄膜的邊緣,待擴(kuò)散到整個(gè)薄膜;高溫片則是將乙二醇飽和片在450℃550℃溫度條件下恒溫不少于2.5h,并冷卻至室溫。具體試驗(yàn)步驟如圖2.4所示。樣片
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]孔徑分布對(duì)軟黏土滲透特性的影響分析[J]. 金盼,陳波,胡云世. 水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2018(04)
[2]三軸剪切過程中軟黏土的微觀結(jié)構(gòu)及分形特征[J]. 劉勇健,武建勝,彭建文,謝治堃. 廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]固結(jié)條件下上海軟土微觀特征研究[J]. 李越,孫紅,葛修潤(rùn). 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[4]水-土化學(xué)力學(xué)耦合作用研究進(jìn)展[J]. 楊國(guó)寶. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2017(18)
[5]氯化鈉溶液對(duì)粘性土的強(qiáng)度影響[J]. 顏榮濤,梁維云,楊德歡,張啟航,張煜東,肖玉龍. 桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]基于Matlab和IPP的黃土孔隙微觀結(jié)構(gòu)研究[J]. 徐世民,吳志堅(jiān),趙文琛,趙濤. 地震工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]海水鹽度對(duì)黏土礦物基本特性影響規(guī)律研究[J]. 苗永紅,陸強(qiáng),朱杰,徐桂中. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
[8]海水環(huán)境下蒙脫土壓縮特性研究[J]. 王圣萍,徐桂中,顏彥,周魯,牛宇婷. 江蘇建筑. 2016(01)
[9]基于SEM和IPP測(cè)定軟黏土接觸面積的試驗(yàn)[J]. 徐日慶,徐麗陽,鄧祎文,朱亦弘. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2015(08)
[10]滲透吸力對(duì)重塑黏土的壓縮和滲透特性影響的試驗(yàn)研究[J]. 張彤煒,鄧永鋒,劉松玉,楊忠超. 巖土工程學(xué)報(bào). 2014(12)
博士論文
[1]鹽分浸析下海相沉積黏土力學(xué)性狀劣化研究[D]. 宋苗苗.東南大學(xué) 2018
[2]鹽分對(duì)人工軟黏土物理力學(xué)行為影響機(jī)制與本構(gòu)模型[D]. 張彤煒.東南大學(xué) 2017
碩士論文
[1]重塑軟土的固結(jié)特性研究[D]. 王淦華.天津大學(xué) 2018
[2]孔隙水鹽分與砂含量對(duì)軟黏土工程特性影響規(guī)律與細(xì)觀機(jī)制探討[D]. 劉垚.東南大學(xué) 2017
[3]孔隙水溶液對(duì)高嶺土變形特性的影響機(jī)理[D]. 楊德歡.桂林理工大學(xué) 2016
[4]孔隙水鹽分對(duì)軟黏土物理力學(xué)性質(zhì)影響試驗(yàn)研究[D]. 章顯斌.福州大學(xué) 2015
[5]寧波軟土一維固結(jié)特性及微觀機(jī)理研究[D]. 楊勇超.浙江大學(xué) 2014
[6]天然沉積結(jié)構(gòu)性黏土不排水抗剪強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究[D]. 曾俊.福州大學(xué) 2013
[7]水化學(xué)環(huán)境變化對(duì)多孔介質(zhì)強(qiáng)度和滲透性的影響[D]. 張倩.中國(guó)海洋大學(xué) 2010
[8]飽和軟粘土微觀孔隙的定量分析及其分形研究[D]. 黃麗.武漢理工大學(xué) 2007
[9]城市地下水環(huán)境場(chǎng)變異與土結(jié)構(gòu)相互作用的理論分析[D]. 魯嘉.廣西大學(xué) 2006
本文編號(hào):3065329
【文章來源】:江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
(a)海水倒灌;(b
考慮鹽度的軟黏土物理力學(xué)特性研究10圖2.1土體顆粒級(jí)配分布曲線Fig.2.1Grainsizedistributionfortestingsoil據(jù)《江蘇省水文地質(zhì)圖》所繪礦化度等值曲線可知,江蘇沿海地區(qū)距海岸線越近,相應(yīng)礦化度就越高,可至10g/L以上,且土體孔隙水所含可溶鹽主要為NaCl[44]。為開展土體孔隙水鹽分濃度對(duì)軟黏土物理力學(xué)特性的影響研究,特對(duì)試驗(yàn)土樣孔隙溶液的鹽分濃度進(jìn)行測(cè)定,測(cè)定方法參照殘?jiān)娓煞╗60,61]。通過將試驗(yàn)土樣與蒸餾水混合,攪拌均勻靜置并浸提24h,蒸發(fā)浸出液并去有機(jī)質(zhì)稱重,如圖2.2所示。依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD30-2015)[62]鹽漬土定義含鹽量界限值為0.3%,鹽分含量指土體中易溶鹽重量與干土重量之比,以百分?jǐn)?shù)來計(jì),由此測(cè)得試驗(yàn)土樣平均鹽分含量為0.25%,不屬于鹽漬土。(a)(b)(c)圖2.2殘?jiān)娓煞?(a)過濾;(b)烘干;(c)去雜Fig.2.2Residuedryingmethod:(a)Filtration;(b)Drying;(c)Impurityremoval0204060801000.0010.010.1小于某粒徑之質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)顆粒直徑d(mm)
考慮鹽度的軟黏土物理力學(xué)特性研究12依據(jù)流體靜力學(xué)中的斯托克斯(Stocks)沉降原理,可采取水懸浮液分離法或離心分離法分別提取試驗(yàn)土樣粒徑小于2um的黏土礦物樣品以測(cè)定各種黏土礦物種類的相對(duì)含量。黏土樣品涂載玻片風(fēng)干后,依次進(jìn)行自然片XRD測(cè)定、乙二醇飽和片XRD測(cè)定和高溫片XRD測(cè)定[64]。需要注意三種是同一樣片,只是經(jīng)過3次不同的處理,故每次測(cè)量時(shí)要保持放置樣品的方向一致(做標(biāo)記),同時(shí)掃描程序測(cè)試條件要一致。試驗(yàn)儀器采用德國(guó)Bruker公司生產(chǎn)的D8ADVANCE型X射線衍射儀,如圖2.3所示,試驗(yàn)掃描角度選取545。圖2.3X射線衍射儀Fig.2.3X-rayDiffractometerX射線衍射試驗(yàn)測(cè)試樣品按照《沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X射線衍射分析方法》(SY/T5163-2018)[64]所描述方法進(jìn)行制備并預(yù)處理。將風(fēng)干土樣粉碎至小于1mm粒徑,將粉碎土樣放入燒杯加水浸泡,使用超聲波促進(jìn)分散,水浴法添加雙氧水(H2O2)去除有機(jī)質(zhì),稀鹽酸去除碳酸鹽。用蒸餾水反復(fù)洗滌土樣并加入5%的六偏磷酸鈉(NaPO3)6溶液促進(jìn)分散,依照不同溫度下吸取懸浮液所需時(shí)間提取小于2mm的黏土礦物。提取懸浮液離心,使黏粒沉降。加適量蒸餾水于經(jīng)離心沉降獲得的黏土中,攪勻,吸取0.7mL-0.8mL的懸浮液于載玻片上風(fēng)干。試驗(yàn)分自然風(fēng)干定向樣品(N片)、乙二醇飽和處理定向樣品(EG片)和高溫定向樣品(T片),其中乙二醇飽和通過點(diǎn)滴法即把乙二醇溶液數(shù)滴,緩慢地滴在定向薄膜的邊緣,待擴(kuò)散到整個(gè)薄膜;高溫片則是將乙二醇飽和片在450℃550℃溫度條件下恒溫不少于2.5h,并冷卻至室溫。具體試驗(yàn)步驟如圖2.4所示。樣片
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]孔徑分布對(duì)軟黏土滲透特性的影響分析[J]. 金盼,陳波,胡云世. 水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2018(04)
[2]三軸剪切過程中軟黏土的微觀結(jié)構(gòu)及分形特征[J]. 劉勇健,武建勝,彭建文,謝治堃. 廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]固結(jié)條件下上海軟土微觀特征研究[J]. 李越,孫紅,葛修潤(rùn). 河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2018(01)
[4]水-土化學(xué)力學(xué)耦合作用研究進(jìn)展[J]. 楊國(guó)寶. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2017(18)
[5]氯化鈉溶液對(duì)粘性土的強(qiáng)度影響[J]. 顏榮濤,梁維云,楊德歡,張啟航,張煜東,肖玉龍. 桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[6]基于Matlab和IPP的黃土孔隙微觀結(jié)構(gòu)研究[J]. 徐世民,吳志堅(jiān),趙文琛,趙濤. 地震工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]海水鹽度對(duì)黏土礦物基本特性影響規(guī)律研究[J]. 苗永紅,陸強(qiáng),朱杰,徐桂中. 重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(02)
[8]海水環(huán)境下蒙脫土壓縮特性研究[J]. 王圣萍,徐桂中,顏彥,周魯,牛宇婷. 江蘇建筑. 2016(01)
[9]基于SEM和IPP測(cè)定軟黏土接觸面積的試驗(yàn)[J]. 徐日慶,徐麗陽,鄧祎文,朱亦弘. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2015(08)
[10]滲透吸力對(duì)重塑黏土的壓縮和滲透特性影響的試驗(yàn)研究[J]. 張彤煒,鄧永鋒,劉松玉,楊忠超. 巖土工程學(xué)報(bào). 2014(12)
博士論文
[1]鹽分浸析下海相沉積黏土力學(xué)性狀劣化研究[D]. 宋苗苗.東南大學(xué) 2018
[2]鹽分對(duì)人工軟黏土物理力學(xué)行為影響機(jī)制與本構(gòu)模型[D]. 張彤煒.東南大學(xué) 2017
碩士論文
[1]重塑軟土的固結(jié)特性研究[D]. 王淦華.天津大學(xué) 2018
[2]孔隙水鹽分與砂含量對(duì)軟黏土工程特性影響規(guī)律與細(xì)觀機(jī)制探討[D]. 劉垚.東南大學(xué) 2017
[3]孔隙水溶液對(duì)高嶺土變形特性的影響機(jī)理[D]. 楊德歡.桂林理工大學(xué) 2016
[4]孔隙水鹽分對(duì)軟黏土物理力學(xué)性質(zhì)影響試驗(yàn)研究[D]. 章顯斌.福州大學(xué) 2015
[5]寧波軟土一維固結(jié)特性及微觀機(jī)理研究[D]. 楊勇超.浙江大學(xué) 2014
[6]天然沉積結(jié)構(gòu)性黏土不排水抗剪強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究[D]. 曾俊.福州大學(xué) 2013
[7]水化學(xué)環(huán)境變化對(duì)多孔介質(zhì)強(qiáng)度和滲透性的影響[D]. 張倩.中國(guó)海洋大學(xué) 2010
[8]飽和軟粘土微觀孔隙的定量分析及其分形研究[D]. 黃麗.武漢理工大學(xué) 2007
[9]城市地下水環(huán)境場(chǎng)變異與土結(jié)構(gòu)相互作用的理論分析[D]. 魯嘉.廣西大學(xué) 2006
本文編號(hào):3065329
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