冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应.pdf
《冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、收稿日期:修回日期:基金项目:宁夏自然科学基金项目()宁夏大学研究生创新项目()宁夏高等学校一流学科建设(国内一流建设学科)项目()作者简介:雷 过()男四川富顺人硕士主要从事水工岩土力学及工程应用研究:.通信作者:张卫兵()男宁夏银川人教授博士主要从事土力学与基础工程方向的教学与研究:.:./.():冻融干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应雷 过张卫兵李 晓刘臻祥周鑫磊(.宁夏大学 土木与水利工程学院银川 .旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心银川)摘 要:冻融干湿循环是引起硫酸盐渍土强度劣化的主要原因而土体微观孔隙结构与强度之间有紧密的联系通过无侧限抗压强度试验、压汞试验、电镜
2、扫描()试验采用全局优化法()分析数据 处理 图像探究了冻融干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应关系 结果表明:冻融干湿循环作用下无侧限抗压强度随含盐量呈现先增大后减小的变化趋势当压实度较低时强度峰值对应的含盐量低从孔隙分布得出 的孔隙占比为强度劣化的阈值当其占比时强度出现劣化且劣化现象不可逆 冻融干湿作用下的无侧限抗压强度值与微观参数的歪度、结构优度间存在相关性无侧限抗压强度与歪度呈现正相关与结构优度呈负相关且结构优度比歪度对强度影响更加显著 影响无侧限抗压强度宏观指标劣化程度的微观参数依次为结构优度、歪度、分选系数、平均孔喉半径 本研究从定量分析的层面探究了硫酸盐渍土的宏微观响应关系为
3、进一步研究盐渍土工程性质提供参考关键词:强度劣化宏微观响应硫酸盐渍土冻融干湿循环无侧限抗压强度试验压汞试验电镜扫描试验 全局优化法中图分类号:文献标志码:文章编号:()开放科学(资源服务)标识码():(.):.().:().().()第 卷 第 期长 江 科 学 院 院 报.年 月 .:研究背景工程中将土中易溶盐含量超过.并具有盐胀、溶陷、腐蚀等特殊工程特性的土称为盐渍土分为盐土与碱土 在我国西北地区分布着大量的硫酸盐渍土其易受外界环境影响发生盐胀与溶陷对硫酸盐渍土地区的公路、地基安全造成严重的影响 冻融、干湿循环对微观孔隙有较大影响如孔隙率随冻融次数先增加后减小最后缓慢增加平均孔径随干湿循环
4、先减小后增加且均小于未干湿的孔径 同时孔隙变化又与强度有紧密的联系 王海涛等得出冻融次数对内摩擦角影响不大而黏聚力随冻融次数增加而减小 而马君泽等得出内摩擦角会随着干湿循环和含盐量的增加而减小 等根据温度场和土壤特性可以估算硫酸盐渍土公路地基的盐胀敏感深度 刘凯等得出前 次冻融循环产生的盐胀量占 且第 次循环时盐胀趋势减缓 应赛等认为硫酸盐渍土在降温过程中盐胀与冻胀相互影响当盐胀与冻胀程度相同时体积变化最小 等认为使用不同固化剂时含盐量对无侧限抗压强度的影响类似且随含盐量的增加无侧限抗压强度先增加后减小强度峰值出现在含盐量为.时 宫经纬等通过全固废材料固化硫酸盐渍土得出含盐量低于.时抗压强度呈
5、先增后减趋势强度峰值也在含盐量为.时出现 等也得出随含盐量或石灰比例增加硫酸盐渍土的无侧限抗压强度呈现先增后减的趋势 以上学者从不同角度、不同因素出发对盐渍土宏观方面进行了研究而微观方面吕擎峰等通过核磁共振与无侧限抗压试验得出颗粒间的胶结情况对固化效果的影响大于孔隙特征 且通过石灰粉煤灰和水玻璃固化盐渍土均通过改变孔隙体积来提高抗压强度而水玻璃、石灰粉煤灰的固化效果对孔隙改变效果一般但能通过反应所生成的凝胶物质填充孔隙来提高抗压强度且效果较好 张伟等通过 图像与数据得知粉土质砂硫酸盐渍土在三轴剪切过程中趋于密实和均匀 等通过电镜扫描得出冻融循环引起硫酸盐渍土冻胀和盐胀过程中细颗粒含量因土体结构
6、遭到破坏而增加 等在结晶动力学基础上研究硫酸钠冻结过程中的结晶生长机理证明微观结晶动力学理论可以很好地解释宏观结晶现象王春雷等认为易溶盐析出结晶与土颗粒胶结可使土体抗剪强度提高 色麦尔江等采用改良方式对盐渍土进行微观分析得出固化后的盐渍土颗粒变大土颗粒的较完整 粉煤灰加石灰比水泥加石灰改良后的内部结构排列紧密内部结构更加完整综上已有研究成果对变化环境下硫酸盐渍土宏观力学指标或微观结构方面进行了研究但未能将宏观指标劣化程度与微观结构演变之间建立有机的联系未能建立二者之间的响应关系模型 为此本文以宁夏地区硫酸盐渍土为研究对象通过无侧限抗压强度试验获取冻融干湿作用下硫酸盐渍土宏观强度劣化宏观参数借助
7、 和压汞试验获取微观结构演变参数然后基于全局优化法分析宏微观参数间的联系并试图建立二者之间的定量关系 试验方法.土样分析本试验用土选自宁夏回族自治区吴忠市红寺堡区 该地区位于中部干旱带地下水矿化度高年降雨量少蒸发量大导致土壤盐渍化严重且多为硫酸盐及亚硫酸盐渍土 试验所取原状土的粒径分析如表 易溶盐离子含量如表 所示表 颗粒粒径含量 粒径/.).).占比/.表 原状土易溶盐离子含量 离子质量/().注:表中为每千克土中的离子质量 第 期雷 过 等 冻融干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应由表 可知粒径在.的含量为.的含量为.根据土的工程分类标准(/)该土为粉质砂土 由表 可知()/().依据
8、岩土工程勘察规范()该试验用土属于中亚硫酸盐渍土.试验方案.试验方案设计为减少原状土中其他离子对试验的影响将原状土经洗盐、风干、过 筛后配制重塑土试样 根据土工试验方法标准(/)进行击实试验得到土体最大干密度为./最优含水率为.然后按照不同压实度和含盐量将重塑土制成直径.高为 的圆柱体试样 本试验方案设计中含盐量分别设置为、.、含水率均为击实试验所得最优含水率压实度分别设置为、共 个工况无侧限抗压强度制作两组压汞试验制作一组共计 个试样 试验工况设计如表 所示表 试验工况设计 含盐量/压实度/.试验方法制样完成后进行冻融干湿循环先将试样放入 高低温交变湿热试验箱中程序设置为历时 由室温降至 然
9、后在 下冻 再经历 由 升温至 在 下解冻 此为 个冻融循环 冻融循环完成后将试样放入电热恒温干燥箱中根据土工试验方法标准(/)烘干温度设置为 持续 确保水分完全烘干 然后将冷却后试样取出并放入烧杯中用胶头滴管沿烧杯内壁加入制样时所添加等质量的蒸馏水静置 使水分通过事先在底部放置的透水石在毛细吸力作用下进入试样中此为 个冻融干湿循环 冻融循环 次后土壤力学性能和孔隙结构趋于稳定因此本试验设置冻融干湿循环次数为 次 冻融干湿循环试验结束后随机抽取 组使用 型应变控制式无侧限压力仪测量试样无侧限抗压强度试样变形速率为/剩余 组使用 型电容式压汞仪进行微观参数测定 首先将冻融干湿循环后的试样取中部位
10、置处制成直径 、高 的圆柱体样品再将其烘干方可用于压汞试验 同时将进行压汞试样剖面相接部分进行电镜扫描通过 软件分析孔隙分布规律与宏观力学性能指标间的相应关系 型电容式压汞仪测得的微观特征参数有:平均孔喉半径 汞饱和度增量 孔喉半径分选系数 表示孔隙吼道大小分布均匀程度的特征值 分选极差相对分选系数(/)结构优度/歪度()/)表征孔喉大小分布偏于粗孔喉或细孔喉 为正态分布 偏粗 偏细 本文的宏观研究主要为探究道路土壤中在不同含盐量下抵抗轴向压力的极限强度变化选用无侧限抗压强度指标进行描述 而微观参数方面结构优度可由相对分选系数计算得出而相对分选系数可描述试样孔喉的分选状况以及平均孔喉半径歪度可
11、描述孔喉的粗细状况 因此结构优度和歪度能较好地反映土体的微观状况对描述微观结构具有较好的代表性 因此定量分析选择无侧限抗压强度、结构优度和歪度进行宏微观的响应研究 试验结果与分析.冻融干湿循环下硫酸盐渍土的强度劣化机理分析 劣化机理主要对无侧限抗压强度的规律、微观参数以及孔隙分布的规律进行研究并分析其联系 通过压汞试验得出的歪度与结构优度微观参数如表 所示 冻融干湿循环作用下硫酸盐渍土无侧限抗压强度与含盐量及压实度的关系曲线分别如图 所示表 歪度与结构优度微观参数 含盐量/.由图()可知随着含盐量增加无侧限抗压强度大致呈现为先增大后减小的变化趋势当压实度较低()时强度峰值接近含盐量为 由图()
12、可知随着压实度的增加无侧限抗压强度 长江科学院院报 年 00.5 1.0 2.0 4.06.0051 01 52 02 5无侧限抗压强度/k P a含盐量/%9 09 29 59 8051 01 52 02 5压实度/%(a)无侧限抗压强度与含盐量关系(b)无侧限抗压强度与压实度关系 无侧限抗压强度/k P a00.51.02.04.06.0压实度/%含盐量/%图 无侧限抗压强度与含盐量、压实度的关系.总体呈下降趋势这是由于高压实度下孔隙体积较小随着冻融干湿循环下硫酸钠反复的溶解与结晶越小的孔隙遭受盐胀影响越大孔隙结构的损坏越严重因此在宏观情况下反应为强度较低 而 压实度下无侧限抗压强度的平均
13、值最高图()中的强度峰值几乎对应在 压实度处因此表明 压实度的硫酸盐渍土受冻融干湿循环作用下的强度劣化影响最小 结合表 可知除、压实度且不含盐的试样歪度其余孔喉均偏向于粗孔这是因为硫酸钠的存在土体发生盐胀使得孔喉呈现粗歪度而结构优度值大多在 之间因结构优度表征平均孔喉半径与分选系数之比由此可知整体孔喉分布不均这与盐胀有较紧密的联系 0.1 0.1,1)1,1 0)1 0,6 3 01 02 03 04 05 06 07 0 A 1 A 2 A 3 A 4 A 5 A 6 B 1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 601 02 03 04 05 06 07 0 C 1 C 2 C 3 C 4
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 干湿 循环 硫酸 盐渍 强度 微观 响应
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。