高圍壓下卸載速率對(duì)飽和黏土力學(xué)性質(zhì)的影響試驗(yàn)及其微觀機(jī)理.pdf

1、本文采用高壓三軸試驗(yàn)和微觀分析方法，對(duì)重塑飽和黏土和原狀飽和黏土進(jìn)行了固結(jié)不排水卸載試驗(yàn)，研究了在高圍壓下，卸載速率、圍壓以及土樣性質(zhì)對(duì)飽和黏土的應(yīng)力應(yīng)變、孔隙水壓力等力學(xué)特性的影響。主要工作與獲得的認(rèn)識(shí)如下：
　?。?）試驗(yàn)獲得了不同卸載速率對(duì)土樣應(yīng)力應(yīng)變特性的影響特點(diǎn)。當(dāng)卸載速率為5kPa/min和50kPa/min時(shí)，重塑土樣應(yīng)力應(yīng)變曲線呈應(yīng)變軟化型，且卸載速率越小，峰值點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的軸向應(yīng)變?cè)酱?。?dāng)卸載速率為10kPa/min

2、～50kPa/min時(shí)，最大偏應(yīng)力值隨卸載速率的增大而增大，且卸載速率越大，應(yīng)力應(yīng)變曲線的起始坡度越陡；當(dāng)卸載速率減小到5kPa/min時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線的變化趨勢(shì)有所改變，最大偏應(yīng)力不是減小反而增大，曲線起始坡度也變陡，即在5kPa/min~10kPa/min之間存在一個(gè)“轉(zhuǎn)換卸載速率”；原狀土樣與重塑土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線變化規(guī)律相似，但“轉(zhuǎn)換卸載速率”值有所不同，原狀土樣“轉(zhuǎn)換卸載速率”在20kPa/min～40kPa/min范圍內(nèi)。<

3、br>　?。?）試驗(yàn)獲得了不同的卸載速率對(duì)土樣孔壓特性的影響特點(diǎn)。整體上原狀土樣的孔隙水壓力峰值比重塑土樣的峰值大，但是原狀土樣和重塑土樣在相同的卸載速率下孔隙水壓力隨偏應(yīng)力變化曲線的發(fā)展規(guī)律是不相同的。重塑土樣孔壓隨軸向應(yīng)變的發(fā)展存在一個(gè)“拐點(diǎn)”，即“拐點(diǎn)”前后孔壓隨軸向應(yīng)變的增長(zhǎng)速率有所改變，在“拐點(diǎn)”前孔壓隨軸向應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)快，在“拐點(diǎn)”后增長(zhǎng)速率變慢，且卸載速率越大，“拐點(diǎn)”所對(duì)應(yīng)的軸向應(yīng)變值越大?？讐?軸向應(yīng)變變化曲線表明，卸載速

4、率在20kPa/min～50kPa/min范圍內(nèi)存在一個(gè)“轉(zhuǎn)換卸載速率”，使得在這一卸載速率上下土樣的孔壓特性有所改變。
　?。?）試驗(yàn)獲得了不同固結(jié)圍壓對(duì)土樣應(yīng)力應(yīng)變特性的影響特點(diǎn)。同一卸載速率20kPa/min，當(dāng)固結(jié)圍壓為2MPa、3MPa時(shí)，原狀土樣應(yīng)力應(yīng)變曲線為應(yīng)變硬化型，固結(jié)圍壓越大，偏應(yīng)力峰值越大。當(dāng)固結(jié)圍壓為6MPa時(shí)，應(yīng)力應(yīng)變曲線為應(yīng)變軟化型，偏應(yīng)力峰值變小；在同一固結(jié)圍壓下，當(dāng)偏應(yīng)力大小相等時(shí)，圍壓越小，土樣變

5、形越大。
　?。?）通過(guò)環(huán)境掃描電子顯微鏡對(duì)卸載試驗(yàn)后土樣微觀分析。重塑土樣和原狀土樣經(jīng)過(guò)三軸卸載試驗(yàn)后，土樣結(jié)構(gòu)變得松散，孔隙變多，發(fā)生剪切變形破壞的土樣在剪切面有明顯的定向性擦痕；剪切面上有數(shù)條拉張裂縫，且張裂縫大多處于較大的顆粒周?chē)?，主裂縫旁邊衍生出許多細(xì)小的次級(jí)裂縫。
　　（5）利用液氮吸附試驗(yàn)研究卸載試驗(yàn)前后土樣孔隙變化。發(fā)現(xiàn)隨著卸載速率的增加，平均孔直徑減小，對(duì)于原狀土樣，直徑由5.77nm減小到4.76nm，對(duì)