南岳地区全风化花岗岩微观特性及崩解特性研究

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湖南省南岳地区广泛分布着全风化花岗岩,全风化花岗岩具有似土非岩的特殊结构性。其土体均一性较差、遇水易崩解。随着南岳地区基础建设的加快,工程中常遇到全风化花岗岩特殊地质,如何利用其作为路基持力层、路基填料等问题成为基础设施建设中的重要问题。本文在试验及理论研究的基础上,对全风化花岗岩的微观特性和崩解特性进行研究。  本文以南岳地区全风化花岗岩为研究对象,通过模拟环刀自制取土器并采集土样,测定全风化花岗岩的含水量、质量、容重等物理参数,室内三轴剪切试验确定土体抗剪强度指标值等。  由于岩土的工程性质很大程度受其微观结构的影响,尤其是土体的某些特殊性质(比如崩解软化、膨胀、渗透等)。采用扫描电子显微镜观察原状全风化花岗岩的微观结构,从低倍到高倍拍摄发现,其微观结构依次呈现团粒状、块状、片状、层状。结构松散,孔隙发育,矿物边缘清晰,结构中胶结物质较少,表明颗粒间的连接力较弱。能谱分析表明全风化花岗岩质地不均一,X射线衍射分析发现褐黄色样品中含有少量锆石。揭示了该微观结构对崩解性的影响。  本文采用自制全风化花岗岩崩解仪,对其崩解性进行了试验研究。基于最小二乘法建立崩解仪自身排水体积与量筒读数值的关系,对初始读数方法进行了改进。分别探讨该地区全风化花岗岩原状土、烘干试样、风干试样、有支护试样、不同压实度试样的崩解特性。对完全崩解时间、崩解率、崩解速率、各阶段崩解时间比等因素进行了对比分析。崩解时间最短的为烘干试样,最长的为有支护的原状试样。支护结构在一定程度上能延缓试样的崩解。在最优含水率条件下,重塑样压实度越大其完全崩解时间越长,经过真空饱和处理压实度100%重塑样其崩解时间较未饱和处理重塑样延长一倍左右。对全风化花岗岩的崩解机理进行了探讨。  最后,利用筛分仪对崩解物粒径组成进行了分析,整体上而言呈现出“两头多中间少”的特征。在崩解物粒径分析试验的基础上,建立了级配分布分形模型,确定全风化花岗岩完全崩解后的分形维数在2.70-2.85之间,该分维数其作为路用填料崩解性控制指标有一定指导意义。
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