软土是由固相、液相、气相组成的多相材料,一般具有高含水量、大孔隙、低强度、高压缩性、低渗透性、结构性和流变性等特点。目前软土强度和变形特性的研究主要集中在宏观层次上,而宏观层次上的研究无法反映软土强度和变形特性的细观本质,因此从细观的角度探讨软土强度和变形特性的物质因素及机理有重要意义。本文从细观的角度就软土矿物成分、孔隙液浓度和初始含水率等因素对其强度和变形特性的影响进行试验研究和机理分析。本文主要包含以下几个方面的研究内容:1.软土微细观参数的测试。通过一系列的物理化学试验,实测出试样的比表面积、阳离子交换量并利用表面电荷密度换算出表面电位。2.软土强度特性试验研究。对成分、孔隙液浓度和含水量不同的土样进行直剪试验,找出抗剪强度及其指标随各参量的变化规律。3.软土塑性特性试验研究。对成分和孔隙液浓度不同的土样进行塑性特性试验,分析塑性指标随上述各参量的变化规律。4.软土固结变形试验研究。进行成分不同试样的固结变形试验,分析成分比例、孔隙液离子浓度、含水量等对软土固结特性的影响,确定各微细观参数与固结系数的关系。5.软土流变特性试验研究。进行一系列流变试验,分析成分比例、孔隙液离子浓度、含水量等对软土变特性的影响,并利用软土的四相物质模型解释流变产生的机理。本文研究的主要研究成果:1.矿物成份,晶体结构类型等对土体的比表面积,阳离子交换量,表面电位等微细观参数有很大的影响。2.影响土体塑性特性的主要因素归根结底是作为土体第四相物质成份的结合水膜的厚度。3.通过强度特性试验发现,当膨润土含量达到总量的1/3左右时,整个土体就表现出粘土的性质,同时孔隙液离子浓度对粘土矿物含量多的土体强度特性的影响要明显大于粘土矿物含量少的土体。4.通过固结试验结果发现不同矿物成份土体内部的排水性能是有很大不同的;另外孔隙液离子浓度对不同矿物成份土体的固结特性影响是不同的。5.通过一系列流变特性试验发现,一般随着粘土矿物的增加,孔隙液离子浓度的减小,土体的流变阻力会减小,流变现象更加显著;土体的初始含水量会影响到土体的流变特性,在塑限含水率附近会出现流变最显著的临界点。6.对数函数型经验公式和四元件Burgers模型公式的拟合结果表明,两者均能在某一程度上模拟出土体的流变特性。通过本文中一系列强度和变形特性的宏微细观试验研究与机理分析,认识了各微细观参数影响软土抗剪强度、固结、塑性和流变等特性的微细观机理,可以为软基处理、边坡工程和建筑物基础的设计和施工工提供有价值的参考。