大理石粉的土水特征曲线预测

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广西贺州地区具有丰富的大理石矿产资源,许多石板加工企业也因此发展起来,但企业在开采和加工过程中会产生大量的固体废弃物,具统计每年会产生100多万吨固废,为解决这一问题,贺州市启动了固废综合利用工程,将其作为填料用于路基填筑,由于固废的特殊性,用于路基填筑时应了解其持水特性。而土水特征曲线作为非饱和土力学中最重要的关系之一,即能表征土体的持水能力,也能够对解释土体渗透、变形和强度等力学特性起到重要作用,在实际的工程中,对边坡稳定性、降雨渗透、干湿循环变化引起的灾害问题具有理论指导意义。根据固废的来源不同可分为两类:一类由人造石板切割产生,石粉中含有非饱和树脂粘合剂,本文称为大理石废粉;另一类为原岩开采过程中切割产生,称为大理石纯粉。本文主要以大理石废粉为研究对象,进行了一系列室内试验,以粒径分布曲线预测土水特征曲线为目标,利用修正前后的物理经验模型中的Arya-Paris(A-P)模型和Mohammandi-Vanclooster(M-V)模型以及核磁共振曲线对废粉的土水特征曲线进行预测,试验结果表明:1.大理石废粉的粒径分布范围为0.2μm~60μm,其中大部分的颗粒粒径集中在0.5μm~45μm之间;而大理石纯粉的粒径分布范围主要是在0.3μm~75μm,2μm~20μm之间的颗粒含量最多。参数拟合结果表明Fredlund模型优于Mlog模型和Gompterz模型,故选用Fredlund模型拟合获得其完整的粒径分布曲线。2.室内试验结果表明:大理石废粉的持水能力优于纯粉,但随着基质吸力的增加,其增长趋势逐渐减小;随着干密度的增加,土样更加密实,孔径变小,饱和含水率降低,残余含水率增大,持水能力逐渐增强;在相同干密度下,低含水率的土样,其孔径较大,孔径的分布范围更小,湿侧曲线的含水率比干侧含水率低,残余含水率相对较大,持水能力更好。3.通过A-P模型、M-V模型和核磁曲线间接获取得到的土水特征曲线发现,核磁曲线转换得到的土水特征曲线吻合度较好,两个模型预测的结果有较大误差,M-V预测结果偏小,A-P预测结果偏大。4.通过误差分析后对模型进行改进,改进后的模型预测得到的土水特征曲线与实测结果吻合度明显提高,并选择不同土质的土样对模型进行了验证,结果显示预测效果有明显提升,表明改进模型不仅能预测细粒土,对其它土质的土类也具有一定适用性。
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