杭州軟黏土微觀(guān)結(jié)構(gòu)特征與宏觀(guān)力學(xué)性質(zhì)關(guān)系研究.pdf

1、在我國(guó)東南沿海區(qū)域廣泛分布著大范圍的軟黏土，多呈現(xiàn)出具有天然含水量高、孔隙率大、壓縮性高、強(qiáng)度低、滲透性差、靈敏度高、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)等工程特性。長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)軟土的工程特性的研究主要是基于宏觀(guān)或者唯象層面開(kāi)展的，然而土的微觀(guān)結(jié)構(gòu)特性在土體的力學(xué)性質(zhì)中扮演著十分重要的作用，有著非常重要的工程實(shí)踐意義。大量研究表明，土體在宏觀(guān)上表現(xiàn)的一系列物理力學(xué)特性在一定程度上受微觀(guān)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)和變化影響。因此，在宏觀(guān)研究的基礎(chǔ)之上，從微觀(guān)的角度深入研究軟土微

2、結(jié)構(gòu)特征及演化規(guī)律和宏觀(guān)物理力學(xué)性質(zhì)間的內(nèi)在聯(lián)系，從微觀(guān)物理機(jī)制方面解釋土體宏觀(guān)力學(xué)性質(zhì)的必然規(guī)律，建立更符合軟土工程特性的宏微觀(guān)定量關(guān)系以應(yīng)用于工程實(shí)際，是很有必要的。
　　本文以杭州及周邊地區(qū)的軟黏土作為研究對(duì)象，在軟黏土電鏡掃描(SEM)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)觀(guān)點(diǎn)對(duì)其微觀(guān)結(jié)構(gòu)的定量分析，將軟黏土的微觀(guān)參數(shù)與宏觀(guān)性質(zhì)結(jié)合，建立微觀(guān)參數(shù)與黏土的宏觀(guān)物理量之間的聯(lián)系，并將微觀(guān)結(jié)構(gòu)引入到土的宏觀(guān)力學(xué)計(jì)算中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)微觀(guān)結(jié)構(gòu)研究

3、的應(yīng)用。具體的工作內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)對(duì)杭州及周邊地區(qū)的軟黏土的微觀(guān)結(jié)構(gòu)圖片進(jìn)行定量分析，從微觀(guān)角度研究軟黏土的孔隙率，與從土工試驗(yàn)得到的物理參數(shù)進(jìn)行比較。結(jié)合前人的研究成果和數(shù)據(jù)分析，探索土體宏觀(guān)孔隙率與微觀(guān)平均接觸面積率之間的關(guān)系。
　　(2)把軟黏土的宏微觀(guān)關(guān)系應(yīng)用于滲流特性研究中，對(duì)目前普遍使用的粗粒土滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正，得出適用于黏性土的滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式。最后選取典型地區(qū)黏性土的相關(guān)物理參數(shù)，分

4、別代入粗粒土和黏性土的滲透系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式中，得到滲透系數(shù)的計(jì)算值，將其與室內(nèi)試驗(yàn)的實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比。
　　(3)從土體的細(xì)微結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)土體這一特殊材料的抗剪強(qiáng)度行為進(jìn)行微觀(guān)上的分析，考慮土體孔隙率對(duì)其抗剪強(qiáng)度的影響，推導(dǎo)基于微觀(guān)結(jié)構(gòu)的土體抗剪強(qiáng)度理論。
　　(4)在地基承載力的計(jì)算中考慮微觀(guān)結(jié)構(gòu)的概念，推導(dǎo)考慮顆粒接觸面積的地基臨塑荷載pcr、p1/4和p1/3的計(jì)算方法，進(jìn)而導(dǎo)出修正后的承載力系數(shù)。通過(guò)具體算例進(jìn)行了分析，并