皖南網紋紅土非飽和工程特性研究.pdf

1、網紋紅土是廣泛分布于安徽南部地區(qū)的一種典型非飽和紅土。國內外至今對其研究主要集中在形成年代、粒度分布和形成原因,對其非飽和力學性能和微結構特征的研究則很少,尚處在探索階段。然而,網紋紅土非飽和特性對合理指導重要工程的設計與施工及確保安全運行,具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　論文首先現場踏勘了宣城陳山網紋紅土剖面的基本特征,室內分析了相應的基本物理力學特性,并應用GDS標準應力路徑非飽和試驗系統(tǒng),研究了土水特征曲線和非飽和強

2、度特征,且數值反演了土水特征曲線。同時開展了原狀和剪切破壞土體的掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)試驗,進而應用數字圖像處理技術(DIP)定量分析了微結構特征,以及初步探討了網紋紅土微結構特征與宏觀力學性能間的內在機理。研究得出了如下主要結論:
　　(1)基本室內試驗得出試驗用土的液限、塑限、最優(yōu)含水量和塑性指數分別為48.5％、28.2%、17.9%和20.0;無側限抗壓強度峰值均值約為4.65MPa。
　　(2)土水特

3、征試驗得到了網紋紅土的SWCC具有明顯的滯后特征,進氣值約為200kPa。數值分析表明基于Fredlund模型模擬結果與實測值吻合效果較Van Genuchten和Gardner模型好。
　　(3)三軸非飽和強度試驗研究表明,網狀紅土剪切破壞呈現出軟化和脆性破壞,且強度峰值均出現在軸向應變1.5%內。對相同吸力不同有效圍壓試驗條件下,偏應力、平均有效應力隨著有效圍壓的增大而增加,體積應變隨著有效圍壓的增大而減小,而在相同圍壓不同吸

4、力條件下,偏應力、平均有效應力和體積應變則隨吸力增大而增大。
　　(4)EDS試驗研究得出皖南網紋紅土中主要元素是氧、硅、鋁和鐵元素;白色網紋和紅色基質的礦物成分和含量存在較大差異,白色網紋可見明顯的石英聚集現象,并伴隨著鐵氧化物的遷移,且紅色基質中鐵元素含量較白色網紋高。
　　(5)SEM試驗結果表明原狀白色網紋的微結構孔隙較大且分散,而紅色基質的微結構顆粒排列緊密,孔隙分布密集,且具有明顯的各向異性。DIP研究結果表明剪