网纹红土是一种广泛分布在我国南方的黏性土,但针对网纹红土成分、微观结构和强度相互联系的研究相对较少,而网纹红土的成分对其微观结构和强度演化具有重要影响,故开展非饱和网纹红土强度的粘土矿物组分效应研究具有重要意义。论文首先通过X射线衍射试验和X荧光光谱试验,分析了网纹红土的元素和粘土矿物组分,并选用蒙脱石和伊利石粘土矿物作为掺入物,开展了不同掺入量的非饱和直剪强度实验,以研究不同粘土矿物成分对网纹红土强度的影响规律,进而应用扫描电子显微镜和数字图像处理技术,探讨微观结构的变化,探寻粘土矿物对网纹红土微观结构和强度的作用机理。论文取得的主要结论如下:(1)XRD试验结果表明,网纹红土中红色基质和白色网纹的粘土矿物种类类似,主要由伊利石、绿泥石、白云母和高岭石等粘土矿物组成,红色基质和白色网纹的伊利石含量分别为64%和56%,但白色网纹的绿泥石、白云母和高岭石的含量较红色基质高。(2)XRF试验结果表明,红色基质和白色网纹所含的元素种类基本相同,红色基质和白色网纹所含的主要元素为氧、硅、铝和铁,总含量为95%以上,并含有较少的钾、钛、镁、锆、钙、钠和锰元素。红色基质的铁元素含量远大于白色网纹的铁元素含量。(3)蒙脱石和伊利石粘土矿物对网纹红土的强度影响不同,粘土矿物掺入后网纹红土的黏聚力明显提高,但内摩擦角则降低。蒙脱石的掺入会降低网纹红土强度,增大含水率,而掺入伊利石则会增大土样抗剪强度,降低含水率,但变化相对掺入蒙脱石小。掺入7%、14%和21%蒙脱石后网纹红土抗剪强度分别降低了3.8%、13.1%和16.9%,含水率提高了0.85%、1.63%和3.07%。而掺入7%、14%和21%伊利石后抗剪强度则分别为199 kPa、191 kPa和193 kPa,相比原样土的183kPa的抗剪强度,掺伊利石试样的抗剪强度有小幅度的提升,含水率则分别降低了1.74%、2.46%和2.96%。掺入14%蒙脱石的土样黏聚力和内摩擦角,由未掺入粘土矿物的69 kPa和35.56°变为77 kPa和28.23°,而掺入14%伊利石的土样黏聚力和内摩擦角则变为138 kPa和24.77°。(4)微观结构试验表明,网纹红土的土颗粒主要呈团状和片层状,土颗粒之间主要为点–面连接和面–面连接,粘土矿物对土颗粒之间的连接方式无明显改变,但对土颗粒的空间分布有一定作用。掺入蒙脱石的土样孔隙的半径平均值、周长平均值和面积平均值比掺入伊利石的土样大。掺入14%的蒙脱石和伊利石粘土矿物的土样,孔隙半径、周长和面积的分布情况基本相似,其中面积不大于0.01μm2的小孔隙占孔隙总数的50%左右。掺入蒙脱石的土样的孔隙半径平均值、周长平均值和面积平均值分别为0.25μm、0.95μm和0.41μm2,而掺入伊利石的土样则为0.23μm、0.72μm和0.27μm2。掺入伊利石的土样孔隙减小,增大了土颗粒之间的接触面积,并降低了含水率,提高了土体的抗剪强度,而蒙脱石则增大孔隙,提高含水率,降低土体的抗剪强度。