【摘 要】
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随着我国水利水电工程逐渐向高海拔寒冷地区推进,冰积土作为当地广泛分布的材料,可以应用于土石坝工程。但在冰积土分布地区进行建设,就必须了解冰积土的特性。本文所研究冰积土取自香格里拉市古水地区。通过各种室内试验、SEM扫描电镜、XRD、XRF试验及CT试验,研究其基本物理性质、渗透能力及强度特性,试验的主要内容如下。1、基于土工试验,测试了古水地区不同制样条件下冰积土的含水率、比重、界限含水率、颗粒级
【基金项目】
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国家自然科学基金《西南高寒地区冰积土坝料流固耦合宏细观渗流变形本构关系研究》；
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随着我国水利水电工程逐渐向高海拔寒冷地区推进,冰积土作为当地广泛分布的材料,可以应用于土石坝工程。但在冰积土分布地区进行建设,就必须了解冰积土的特性。本文所研究冰积土取自香格里拉市古水地区。通过各种室内试验、SEM扫描电镜、XRD、XRF试验及CT试验,研究其基本物理性质、渗透能力及强度特性,试验的主要内容如下。1、基于土工试验,测试了古水地区不同制样条件下冰积土的含水率、比重、界限含水率、颗粒级配、最大干密度、抗剪切强度、渗透系数等物理力学性能。2、对古水地区冰积土进行XRF、XRD、SEM等一系列微观试验,了解其元素及矿物组成。直观的观察其微观结构。运用CT技术,对土体整体的孔隙结构进行观察及统计,利用AVIZO等软件对孔隙模型进行三维重构。3、将这些指标与制样时的条件建立关系曲线或模型,寻求其内在规律。对于微观试验结果,基于分形理论与概率统计得到土体的孔隙结构和分形参数。论文研究结果表明:1、冰积土材料的天然含水率为3.16%、比重为2.67,密度为1.513g/cm3,液限为20.78%、10mm液限18.81%、塑限13.90%、塑性指数为6.99、液性指数为-1.56。冰积土的最优含水率为7.7%,最大干密度2.17g/cm3,颗粒级配较不均匀。2、天然冰积土的渗透系数k20=4.19×10-3,当干密度增大0.05g/cm3时,渗透系数就降至原来的1/10;冰积土试样在较为松散的状态下,随着荷载增加,压缩系数逐渐先增大后减小,压缩模量先减小后增大。冰积土的固结强度参数与荷载呈S型曲线关系;2mm粒径以下的冰积土试样的黏聚力c值在含水率12%时最大,含水率越偏向12%两侧时c值减小;而冰积土的内摩擦角φ值随含水率的增大而减小。在中粒土直剪试验中得到,79%密实度的冰积土试样的黏聚力c=59.96kPa、φ=25.02°;95%密实度的冰积土试样的黏聚力c=189.02kPa、φ=39.82°。冰积土在经过压实后,强度得到显著提高,粗颗粒对土体性质的整体加强作用明显。3、CT扫描试样整体孔隙率为7.58%,其等效直径50-100 μm的数量居多,孔隙等效直径大于2000um的孔隙所占体积较高,大部分孔隙整体连通性较好。基于最大球法得到的最大配位数为33,平均配位数为2,喉道和孔隙配位情况较好,连通性强。通过SEM试验,冰积土经过压实孔隙率会出现明显减小,约为天然状态下的25%左右。本文的创新之处主要如下:1、较系统地开展了冰积土物理力学性能试验,尤其是基于云南建投第一勘察设计院与南京土壤仪器公司研发的专用设备开展了中粗土属性的冰积土直剪试验。2、开展了中粗土属性的冰积土 CT测试并测试了冰积土内部组构。
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