盐渍土的工程性质与本构模型的研究

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作为一种世界范围内公认的特殊土,盐渍土对人类活动尤其是在其影响区域内的工程建设造成了巨大危害。需要继续加深对盐渍土的研究和认识来解决这一问题。本文基于文献调研和实际情况,针对现有的盐渍土相关研究的不足之处,以室内配置的氯化钠盐渍土和硫酸钠盐渍土为研究对象,对其工程性质、本构模型参数等方面展开了研究,主要结论如下。(1)通过界限含水率试验、击实试验和直接剪切试验研究了盐渍土的基本工程性质。氯化钠盐渍土的液限、塑限和塑性指数均随含盐量的增加而呈下降趋势;硫酸钠盐渍土的液限表现为先升高后降低,塑性指数不断减小,塑性指数增大。加入盐后,氯化钠盐渍土的最优含水率持续下降,而硫酸钠盐渍土的最优含水率先增大后减小。硫酸钠盐渍土的这两项指标均高于同含盐量下氯化钠盐渍土的值。对于在其各自最优含水率和最大干密度条件下的9种试样进行了直接剪切试验,结果表明氯化钠盐渍土的黏聚力随盐含量先增大后减小,硫酸钠的黏聚力则一直减小,两种盐渍土的内摩擦角均随着含盐量的增大表现为先增大后减小。(2)通过自制土柱试验,研究了在不同浓度盐溶液的毛细作用下,土样的渗透特性、微观结构的变化规律及其之间的联系。在盐溶液毛细水的作用下,盐分随着水而上升,在土柱中下部分,盐分聚集程度较明显,对孔隙的堵塞效应和与土颗粒的作用使得试样总孔体积下降,渗透系数有较明显的减幅;随着盐溶液浓度的增大,这种效应更加明显;1号土柱所用的盐溶液浓度最小,其上部土样的性质与原土样较为接近;3号土柱最底部试样的渗透系数有了较明显的变化,与其他试样有数量级的差别,为2.94×10-9cm/s,盐溶液对其作用更显著。(3)通过分析剑桥模型、修正剑桥模型,论证了修正剑桥模型用于盐渍土本构模型研究的可行性,并指出该模型应用于盐渍土的关键在于构建M、λ和κ与含盐量c的关系。对含水率为20.5%、干密度为1.70g/cm3的氯化钠盐渍土和硫酸钠盐渍土,补充进行了固结试验和固结不排水三轴压缩试验,以获得盐渍土的回弹系数、压缩系数、黏聚力和内摩擦角等数据,并将其用于盐渍土MCC模型参数的计算。根据模型计算值与试验值的对比和纳什系数的计算,从定性和定量两个方面考察盐渍土MCC模型的可信度。对于含水率为20.5%、干密度为1.70g/cm3的试样,其模型可信度高,纳什系数一般为0.901;对于其他工况下的盐渍土,模型可靠度较前者稍低,纳什系数一般为0.650.85。
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