孔隙溶液環(huán)境對黏土力學(xué)特性影響的試驗研究.pdf

1、為研究海底隧道所處海洋環(huán)境對黏土力學(xué)特性的影響，本試驗專門設(shè)計氣壓制備重塑高嶺土裝置，從海洋環(huán)境的高水頭條件和孔隙溶液環(huán)境兩大顯著特點入手，按不同配比設(shè)計模擬試樣的沉淀環(huán)境，控制土體沉淀過程，有效改變孔隙水化學(xué)特性，制備均勻土樣，保證了重塑制樣過程黏土微觀結(jié)構(gòu)的形成。通過反壓控制器溶液隔離裝置，實現(xiàn)后期三軸試驗過程中反壓飽和、微觀結(jié)構(gòu)重塑固結(jié)、加載至破壞階段整個微觀結(jié)構(gòu)形成過程都模擬對應(yīng)的介質(zhì)環(huán)境。通過反壓模擬海洋環(huán)境高水頭條件下的高靜

2、孔壓特征，進行系列三軸排水和不排水試驗探究了高水頭條件下黏土的力學(xué)特性。
　　在此基礎(chǔ)上探究孔隙溶液特性對軟黏土的抗剪強度、應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系、應(yīng)力路徑規(guī)律、孔壓累積特征等力學(xué)特性的影響規(guī)律。試圖從黏土微觀沉淀的形成機理出發(fā)，從軟黏土微結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)解釋不同孔隙水環(huán)境對其力學(xué)特性的影響。
　　高水頭條件的排水和不排水試驗表明，相同有效固結(jié)應(yīng)力作用下，試樣的不排水抗剪強度隨著反壓大小的不同而產(chǎn)生變化，但反壓大小的影響并不是線性關(guān)系。

3、排水剪切過程中反壓對力學(xué)特性，特別是抗剪強度的影響程度較小，即排水條件相對減弱了反壓條件對抗剪強度的影響。相同反壓和有效固結(jié)應(yīng)力的試樣，其臨界狀態(tài)線是唯一的，并發(fā)現(xiàn)具有相同有效固結(jié)應(yīng)力但反壓不同的高嶺土試樣，反映在p'-q曲線圖上的最終有效應(yīng)力狀態(tài)會落在一條平行于不排水剪切過程總應(yīng)力路徑的直線上。
　　不同酸堿鹽環(huán)境下重塑高嶺土的不排水試驗表明，pH=5時，黏土顆粒間靜電引力主導(dǎo)形成邊-面式絮凝結(jié)構(gòu)，初始孔隙比大，在較低固結(jié)應(yīng)力下

4、，抗剪強度和應(yīng)變模量低，隨著固結(jié)應(yīng)力增大，微觀顆粒重排布，抗剪強度和應(yīng)變模量均增大;pH=9顆粒間以雙電層排斥力為主導(dǎo)，形成面-面式聚集或分散結(jié)構(gòu)，土體在低固結(jié)應(yīng)力下顆粒間距較小，孔隙比較小，抗剪強度較大，隨著固結(jié)應(yīng)力增大，這種分散結(jié)構(gòu)表現(xiàn)強度較低，初始切線斜率也變低;NaCl溶液改變土體顆粒間相互作用，平衡黏土顆粒表面部分負(fù)電位，減小顆粒間斥力，使土體由分散結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向邊-面式絮凝結(jié)構(gòu)，抗剪強度因此均高于pH=7的情況，在應(yīng)力路徑、孔壓累