酸雨作用下花岗岩残积土力学响应规律研究

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花岗岩残积土广泛分布于我国潮湿多雨的东南地区,该地区工业规模较大使其经常遭受酸雨污染影响。长时间的酸雨作用会使岩土体力学性质发生改变,易发生滑坡、地基破坏变形等工程事故。但是少有试验研究酸雨作用对花岗岩残积土力学性质的影响。本文选取广东省播植镇花岗岩残积土作为试验样本,对土体进行不同方式的酸处理,利用原子光谱分析法检测金属离子溶解情况,并对酸污染土样进行崩解试验、渗透试验、三轴剪切试验,多方位探讨酸污染环境对花岗岩残积土力学性质的影响规律,并研究邓肯—张模型对于酸雨条件下残积土重塑样的适用性,为相关工程提供借鉴。本文主要工作及研究成果如下:(1)酸性条件崩解试验结果表明:试样崩解速度与崩解量受到压实度、含水率以及溶液p H值的综合影响。含水率对试样崩解特性影响最大,随着含水率的降低,试样抗崩解性急剧下降。提高压实度,可以增强试样的抗崩解性能。试样崩解速度较慢时,随着浸泡溶液p H值的降低,崩解速度将会加快且崩解量提高。(2)酸浸泡条件下试样中的金属氧化物被溶解,团聚体表面胶结结构受到破坏,细小颗粒释放并填充于土体内部孔隙,导致土样渗透系数减小,因而CU剪切过程中超静孔隙水压力消散缓慢。随着浸泡时间的增加与浸泡溶液p H的降低,粘性团聚体的减少量增多,会导致土样黏聚力和偏应力峰值的降低。(3)对试样进行化学—力学耦合三轴酸渗透处理,渗透结果表明试样的渗透系数都有随着时间的延长而逐渐降低的趋势。酸浓度越大,降低幅度越大。受试样渗透系数降低的影响,CU剪切过程中孔隙水压力增长与消散速度变得缓慢。酸渗透试样的黏聚力和偏应力峰值受渗透时间、渗透液p H值与渗透量的综合影响。而酸渗透处理对土样内摩擦角影响不大。(4)不同酸处理试样的邓肯—张模型偏应力计算值在低应变水平时小于试验值,但整体拟合度高,能反应出各试样应力应变的变化趋势以及不同试样的差别。模型参数Ei与试验围压呈正相关,受酸污染影响不大;参数(σ1-σ3)ult与围压呈正相关而与化学损伤呈负相关。
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