水盐影响非饱和土吸力与无侧限抗压强度的试验研究

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干旱及半干旱地区,地下水位通常较深,位于地下水位以上的土具有负的孔隙水压力,这些土由于大量蒸发和蒸腾作用而处于非饱和状态。非饱和土在实际工程中最为常见,而吸力是表征非饱和土性质的一个重要的应力变量,它是进行非饱和土性质研究的前提与基础。土的总吸力由基质吸力和渗透吸力两部分组成。基质吸力主要受土体含水量或饱和度变化影响,渗透吸力主要受含盐量变化影响。位于我国东北地区的松嫩平原,由于常年的季风导致的蒸发作用以及降雨、河流导致的盐分运移作用,使该地区土体水分和盐分不断发生着变化。从而改变了土体的吸力及强度特征。因此本文以吉林省西部乾安地区盐渍土为研究对象,通过吸力测试试验确定不同含盐量和含水量情况下试样基质吸力、渗透吸力及总吸力的变化,分析水盐含量对各种吸力的影响及作用机理。并采用无侧限抗压试验进行强度测试,进一步分析基质吸力和渗透吸力对土体力学性质的影响。主要研究内容如下:不同时间在研究区进行调查取样,确定了该区土体不同季节的水盐变化特点。通过室内试验测试了研究土样的组成成分特征和基本物化性质。测试结果表明,取样点土体主要为粉粒和粘粒,原生矿物占比较高,粘土矿物以伊蒙混层为主。土样中阳离子以钠离子为主,其次为钙离子,阴离子以氯离子和碳酸氢根为主。根据取样点的全年含水量和含盐量变化,配置不同含盐类型、不同含水量和不同含盐量的试样,采用滤纸法测试总吸力、基质吸力和渗透吸力以分析水盐变化时的土体吸力特征。结果表明,随着含水量的增加,土样的总吸与基质吸力呈减小趋势,而渗透吸力呈现先增大后减小的趋势。随着含盐量增加,土样总吸力和渗透吸力增大,而基质吸力变化不明显。随着盐离子浓度的增大,渗透吸先增大后减小。定义了吸力平衡含水量,含水量大于这个值时渗透吸力将会大于基质吸力,随着试样含盐量的增加,该平衡含水量的值减小。对不同含水量和含盐量的试样进行了无侧限抗压试验,分析了强度与基质吸力及渗透吸力的关系。结果表明,NaCl、KCl和CaCl2土样含盐量为1.5%时无侧限抗压强度最大。随着含水量的增加,试样无侧限抗压强度呈现先增大后减小的趋势。土体破坏形式随着含水量的增加逐渐由脆性破坏转化为塑性破坏,且不同价离子试样具体破坏形式相不同。CaCl2土样在脆性破坏阶段破坏更剧烈,相同含盐量下CaCl2土样的强度更大。水盐含量均对强度具有影响,造成基质吸力和渗透吸力共同决定了试样的强度特征,在分析强度时需要共同考虑两种吸力。结合吸力平衡含水量及渗透吸力峰值含水量可以发现,基质吸力和渗透吸力随含水量的变化对强度的贡献不同。
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