孔隙水盐分对软黏土物理力学性质影响试验研究

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土中孔隙水溶液的性质和成分会对土的性质产生重要影响。海相沉积软黏土的初始沉积环境为盐分浓度较高的海水会对其性质产生影响。后沉积过程中降雨、地下水运动等外部活动都将使土中孔隙水溶液的盐分浓度产生变化,尤其对于浅层沉积土,其变化影响更为明显。本文通过对所取福州南门兜地区的软黏土进行增盐及盐分浸析循环试验,研究分析不同孔隙水溶液盐分浓度对土体物理力学性质的影响规律及影响机理。主要的研究内容及结果如下:(1)通过对软黏土进行不同盐分浓度下的沉积试验及盐分浸析试验,获得具有不同孔隙溶液盐分浓度及盐分浸析后的重塑土,提出土体在不同盐分浓度溶液中沉积过程及盐分浸析过程中的基本物性指标参数的变化规律。试验发现,盐分浓度小于15g/L时对土体的物理性质影响较显著;土样的液塑限及塑性指数随着孔隙溶液中盐分浓度的增加而逐渐增加,不同孔隙水盐分浓度的土样盐分浸析后液限和塑性指数变小:塑限含水率在试验结果中的变化幅度不大;这些影响与土中双电层电动电位的变化有关。(2)对不同孔隙溶液盐分浓度及其盐分浸析后以及海水浓度渐次盐分浸析后的重塑土分别进行固结渗透试验,研究土体增盐后、盐分浸析后及渐次盐分浸析后其压缩及渗透性质的变化规律及其变化机理。试验得到,相同初始含水率与液限比值下,盐分浓度越高,黏土液限越大,其一维压缩曲线就越处于上方,即高盐分浓度黏土的压缩曲线位于低盐分浓度之上;而渗透系数随着孔隙溶液盐分浓度的增大而减小;土颗粒双电层中的斥力和引力影响着土体的固结渗透性质;黏土的固结渗透性质随孔隙溶液盐分浓度的变化特征可通过黏土液限的变化进行描述并符合考虑了土颗粒间斥力和引力作用的修正有效应力原理;利用孔隙指数Iv可对黏土的一维固结曲线进行归一化处理,黏土的等向固结曲线Iv-lgP曲线会与固有压缩曲线ICL重合,而Iv-lgkv曲线却不能归一化至同一条曲线上。(3)对海水浓度及其盐分浸析后的预固结重塑黏土进行三轴固结不排水剪切试验,对比土样增盐及盐分浸析前后强度特性的变化。试验结果表明孔隙溶液盐分浓度对黏土的应力——应变关系、破坏包线、应力路径以及不排水剪切强度等存在影响。试验得出,孔隙溶液盐分浓度越高,黏土的液限越高,在相同的有效固结压力σ3作用下固结后含水率w越高,而在相同的固结后含水率w下其相应的不排水剪切强度Su就越高;土样经盐分浸析后的液限变小,其相应的不排水剪切强度Su也就越小。同时试验还发现,黏土的不排水剪切强度比R*su受孔隙溶液盐分浓度的变化影响极大,高孔隙溶液盐分浓度重塑黏土的不排水强度比R*su要高于低孔隙溶液盐分浓度。
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