塑性细粒对饱和粉砂液化特性影响研究

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过去几十年,国内外学者对纯净砂土的液化特性进行了深入研究并取得了丰硕的成果。实际上,地震区内发生液化土层很少为纯净砂土,多为含细粒砂土或粉土。细粒尤其是塑性细粒的存在使得土体的液化特性变的更加复杂。塑性细粒的存在可能会使土体产生两种截然不同的特性:(1)渗透性降低使得孔隙水压力增长迅速;(2)土体的黏聚特性增加,抗液化强度提高;此外工程中常通过添加阳离子来改善黏性土土质,增强其稳定性,降低膨胀性。因而,细粒的塑性特征与基本的结构特性一样,是改变土体液化特性的重要因素。  本文主要研究了不同塑性细粒(高岭土、伊利土和蒙脱土)、黏粒含量、密实度、细粒塑性等因素对饱和粉砂动力特性的影响以及孔隙液离子种类及浓度对饱和膨润土-砂混合物动力特性的影响,主要内容如下:  (1)基于GCTS空心圆柱扭剪仪所特有的反压线性加载模式,采用抽真空和反压饱和联合法进行试样饱和,在提高试样饱和度的同时,缩短了饱和时间。开展了含不同细粒饱和粉砂土动三轴试验研究,根据试验结果分析了不同黏土矿物(高岭土、伊利土、蒙脱土)、黏粒含量、密实程度和细粒塑性等因素对饱和粉砂抗液化强度影响规律。  (2)对含不同矿物成分、孔隙液种类及浓度的塑性细粒测试界限含水率,结果表明孔隙液种类及浓度对塑性细粒的塑性指数影响较大,对塑限几乎没有影响,在Na2CO3和NaOH溶液中,随着孔隙液浓度的增加,塑性细粒的塑性指数先增加后减小。  (3)选取中塑性的膨润土-砂混合物,通过动三轴试验探讨了孔隙液浓度由0.005mol/L到0.5mol/L的NaCl溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、CaCO3溶液对其抗液化强度的影响,并根据试验结果分析了用塑性指数Ip来分析土体抗液化强度的适用性。通过分析混有塑性细粒粉砂及不同孔隙液下膨润土-砂混合物孔压增长规律,发现用双曲线孔压模型能够较好拟合,拟合参数R2的平均值为0.9804。
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