賦存環(huán)境變化下海積軟土物理力學特性試驗研究.pdf

1、為研究賦存環(huán)境變化對海積軟土物理力學特性的影響規(guī)律，本文以廣西欽州港填海區(qū)域海積軟土為研究對象，采用機制模擬技術與室內土工試驗相結合方法，設計并加工制作了“浸泡—加載”聯(lián)動試驗平臺，采用四級上覆荷載和五種浸泡液，成功將賦存環(huán)境變化要素“印記”到海積軟土試模中，并在制模過程中對海積軟土軸向位移進行為期3個月的監(jiān)測，制模結束后對蘊含有環(huán)境要素的制備樣進行了主要離子成分測定、滲透試驗、直接剪切試驗、固結壓縮等試驗，主要研究成果如下:
　

2、　 1.通過在制模過程中對海積軟土試模進行軸向位移監(jiān)測并在制模成功后對“印記”有環(huán)境變化要素的海積軟土進行室內固結試驗，結果表明:浸泡液環(huán)境對海積軟土固結特性有一定影響，其中高濃度的Ca2+浸泡液最能抑制海積軟土軸向壓縮變形。同時，海積軟土固結變形受上覆荷載和浸泡液兩環(huán)境要素綜合影響，而何種環(huán)境要素在其固結變形過程中起主導作用，要視環(huán)境要素自身的等級與程度而定。
　　 2.對“印記”有環(huán)境變化要素的海積軟土進行主要離子成分含量

3、測定及室內滲透試驗，得到規(guī)律如下:不同環(huán)境要素條件下的海積軟土孔隙比、滲透系數(shù)和土中的主要化學元素含量，三者之間存在一定的關聯(lián)性。制樣過程中上覆荷載的增加，會使海積軟土密實，一定程度上改變土體結構，并使海積軟土孔隙比和滲透系數(shù)逐漸減小，阻礙海積軟土與浸泡液間的離子擴散。當海積軟土受到初始第一級加載時，對高濃度浸泡液條件下海積軟土與外界進行離子擴散影響極大，其滲透系數(shù)的減小程度也最高。在相同環(huán)境條件下，Mg2+更易通過海積軟土小而多的孔隙

4、與其浸泡液進行離子擴散，宏觀表現(xiàn)為Mg2+質量濃度為2.5％的海水浸泡液環(huán)境中海積軟土滲透性最差。對浸泡液而言，若某種加強濃度離子未達到飽和狀態(tài)，則環(huán)境條件變化對浸泡液中其余離子與海積軟土中相應離子間的擴散無明顯影響，且除浸泡液中特定加強濃度的元素外，不同環(huán)境條件下海積軟土與浸泡液間最終的離子擴散平衡狀態(tài)亦趨于相同。
　　 3.對“印記”有環(huán)境變化要素的海積軟土進行直接剪切及固結試驗，分析得到以下力學性狀變化規(guī)律:海積軟土上覆荷

5、載對土體粘聚力c值的變化起決定作用，對c值的影響大于浸泡液中化學組份對其影響。而浸泡液環(huán)境對海積軟土的內摩擦角(ψ)值影響顯著，至于何種環(huán)境要素在海積軟土內摩擦角(ψ)值的變化中起主導作用要視環(huán)境自身變化的程度而定。同時，多種環(huán)境下對比發(fā)現(xiàn)，Ca2+對海積軟土抗剪指標如土體粘聚力c值和內摩擦角(ψ)值的增強作用最明顯。
　　 此外，已有研究成果表明，海積軟土作為結構性土的一個表現(xiàn)，就是對不同環(huán)境要素下的應力歷史有較強的記憶功能。

6、由本文試驗結果可以推測，賦存環(huán)境要素諸如上覆荷載和浸泡液環(huán)境均對其先期固結壓力和結構強度的形成有顯著影響，具體表現(xiàn)為:浸泡于原海水環(huán)境中的重塑海積軟土，其由于“浸泡—加載”聯(lián)動制模過程而獲得的先期固結壓力值較真實的反映了試驗土模的應力歷史，十分接近海積軟土制模過程中所施加的上部荷載值;而質量濃度為2.5％的Ca2+浸泡液環(huán)境中海積軟土，則會由于土中Ca2+的顯著增加而使鈣質膠結等作用增強，從而提高海積軟土的結構強度，因此表現(xiàn)出此環(huán)境條件