基于能量尺度粒度成分对土物理性质影响的试验分析

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hulan2010
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土体的物理力学性质(塑性、渗透、强度等)受到矿物性质和粒径尺寸的共同影响,现行规范按粒径几何尺寸来划分颗粒类别,将土体颗粒划分为砾石、砂粒、粉粒和黏粒等,该划分方式不能反映矿物性质对土的物理力学性质的影响。例如,细小的石英颗粒不显塑性和粘聚力,但摩擦效应明显;相对较大的蒙脱石、高岭石颗粒则具有显著的塑性和粘聚力及较小的内摩擦角。本文采用颗粒间综合微重比(范德华力和库仑力与重力的综合比值)作为参数划分粒度成分,将该方法称为能量尺度准则,该方法划分的黏粒称为能量尺度黏粒。对每种矿物定义统一的综合微重比,进而划分每种矿物能量尺度黏粒对应的等效尺寸(不同矿物界定能量尺度黏粒的尺寸不同)。通过一系列试验,研究能量尺度准则划分的粒度成分对土体物理力学性质(塑性、渗透、强度)的影响,可知土体物理力学性质随能量尺度黏粒含量占比的变化有一致性规律。本文研究取得的成果如下:(1)基于能量尺度准则,探索不同综合微重比数值对能量尺度粒组颗粒尺寸界限的影响,研究可知不同综合微重比数值和不同矿物皆具有不同的颗粒类别界限。本文根据能量尺度准则划分新的黏粒组,并计算得到各矿物能量尺度黏粒所对应的尺度界限。(2)基于能量尺度准则划分的新黏粒组分,试验研究各矿物液限、塑限、塑性指数随能量尺度黏粒含量占比的变化曲线,相比于规范划分黏粒的含量占比变化对塑性特性的影响,各种矿物塑性指数、液限和塑限随能量尺度黏粒含量占比变化趋势较为一致,可知能量尺度准则划分粒度成分对土体塑性特性有一致性的影响。(3)根据所划分的新黏粒组分,研究各种矿物渗透系数k随能量尺度黏粒含量占比的变化趋势,相比于规范划分黏粒的含量占比变化对渗透系数的影响,各种矿物渗透系数k随黏粒含量的变化趋势较为一致,能量尺度准则划分粒度成分在一定程度上对土体渗透特性有一致性的影响。(4)通过研究各矿物强度特性随能量尺度黏粒含量占比的变化曲线,可知粘聚力c随能量尺度黏粒含量变化趋势有很高的一致性,内摩擦角随能量尺度黏粒含量的变化趋势也较为一致;在不同孔隙液离子浓度中,粘聚力c、内摩擦角随能量尺度黏粒含量的变化也有较为一致的趋势。可知能量尺度准则划分粒度成分对土体强度特性影响有一致性的影响。
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