非饱和网纹红土的卸荷强度研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yongleyu
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网纹红土广泛分布于我国南方地区,但人们对其非饱和卸荷强度研究鲜有,故开展非饱和网纹红土卸载条件下的强度和微结构演化特征对确保建设工程安全,具有一定的科学意义和工程应用价值。论文首先现场勘查宣城非饱和网纹红土剖面工程地质特征和采样,并应用X射线衍射实验和能谱实验分析主要化学成分和粘土矿物组分;通过室内非饱和三轴系列试验研究卸荷应力路径对其非饱和强度及变形影响规律;同时应用扫描电镜实验和图像处理技术探讨试样剪切破坏前、后的微结构定量特征,以探寻卸荷条件下的宏观非饱和力学性能和微结构特征间的内在联系。鉴于此,本文采用并结合矿物成分及微观结构定性定量分析,并试图从微观角度解释其强度变化规律。研究取得的主要结论如下:(1)X射线衍射实验和EDS实验结果表明,宣城网纹红土粘土矿物成分主要为伊利石、高岭石和绿泥石,其中伊利石的含量最高,相对含量在50%以上。白色网纹和红色基质的粘土矿物种类大致相同,但含量上略有差别。主要化学元素为氧、硅、铝、铁,土体含有大量游离氧化物,由于氧化物胶结作用使其具有较高的结构性。(2)非饱和三轴卸荷强度试验结果表明,获取的应力-应变曲线形态与黏性土变化规律类似,表现出应变软化现象和剪胀特征,偏应力在轴向应变2%左右时达到峰值,且吸力和净法向应力对网纹红土非饱和强度和变形有着不同影响规律。偏应力峰值与吸力和净法向应力大致成正相关关系,且在吸力较大时,偏应力的增长幅度也越大;残余强度受净法向应力影响小,但体积应变对净法向应力的变化比较敏感,105kPa净法向应力下的试样最终体积应变较205kPa试样增长近三倍,吸力对残余强度影响则相对较大。(3)SEM试验结果表明,非饱和网纹红土微观结构颗粒单元多为片状,颗粒之间以面-面和面-边接触为主;孔隙率低且大多为小孔隙,60%的孔隙面积在1μm2以下,周长在5μm以下。剪切破坏后大孔隙的含量减少,相应地小孔隙含量增加,说明在应力作用下使大孔隙遭到破坏。
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