典型南海软粘土的渗透特性研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 14次 | 上传用户:LUXU_ZHANG
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本文是在国家自然科学基金项目“典型南海粘土的固结变形模型分析”(项目编号:10972166)的资助下进行的研究。我国的南海区域的表层广泛分布着一层厚约1-20m的软粘土层,该层粘土的具有饱和度高,压缩性高,渗透性能差,高空隙比以及高含水率等特点,大多数还处于欠固结的状态。此类海洋土的工程性质极差,未经固结排水或其他的方式处理,不适宜作为任何工程的地基基础。本项目围绕南海粘土的渗透现象进行研究,。对于近海工程以及海洋工程而言,其地基的设计的好坏是保证安全的重要步骤,然而海洋粘土的渗透性能对于地基设计是一个关键的设计参数。同时海洋粘土渗透系数会受到多个因素的影响,但是主要的因素为固结压力以及孔隙比,因此,对于海洋粘土的渗透性的研究是非常有必要的;截止目前为止,对于中国南海区域的海洋软粘土,没有发现任何可用的试验结果和规律。在本文的研究中,采集具有代表性的南海软粘土土样,通过室内土工试验和电子显微镜扫描来对海洋软土的工程性质进行研究,得到了相应的含水率,密度,孔隙比,压缩系数,剪切强度,前期固结压力,物质组成,矿物组成以及微观结构特征。随后采用改进的三轴试验仪通过恒水头渗透试验来测试渗透系数。在试验测试中,首先需要确定合适的固结压力以及渗透压力,随后对5组南海粘土的试样加载40-450kPa的固结压力来对土样进行等向三维固结,在固结完成后进行渗透试验测定渗透系数。通过对试验结果的分析,发现渗透系数k和孔隙比e和固结压力σ3存在这些关系,k-e、k-σ3这些参数呈较好指数关系,并可以给出相应的函数关系式。同时,在5组试验的固结过程中,土样的孔隙比从1.6下降到0.9,渗透系数从10-9m/s下降10-10m/s。同时,通过对比渗透系数下降速率,可发现渗透系数在固结压力140kPa之前下降较快,在140kPa之后下降速率逐渐减缓,直至基本不发生变化,同时孔隙比在该阶段也下降至0.9-1.0,变化速率十分缓慢.因此,可判定该粘土的固结过程主要发生在140kPa之前。
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