不同應(yīng)力路徑下非飽和網(wǎng)紋紅土特性試驗(yàn)研究.pdf

1、網(wǎng)紋紅土在我國南方地區(qū)分布十分廣泛，以往對(duì)網(wǎng)紋紅土特性研究主要集中在形成原因和年代及古氣候環(huán)境意義方面，而針對(duì)不同應(yīng)力路徑下的非飽和土工程特性方面研究相對(duì)較少，但應(yīng)力路徑對(duì)土體的應(yīng)力應(yīng)變特性具有重要影響，故開展不同應(yīng)力路徑下非飽和網(wǎng)紋紅土特性研究具有重要意義。
　　論文首先通過室內(nèi)試驗(yàn)分析宣城非飽和網(wǎng)紋紅土的基本力學(xué)特性，并應(yīng)用X射線衍射儀分析黏土礦物種類和含量，定量表征了網(wǎng)紋紅土紅色基質(zhì)與白色網(wǎng)紋中黏土成分和差異;基于GDS標(biāo)準(zhǔn)

2、應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)系統(tǒng)開展了不同應(yīng)力路徑和吸力條件下的原狀網(wǎng)紋紅土非飽和強(qiáng)度試驗(yàn)，總結(jié)了應(yīng)力路徑對(duì)網(wǎng)紋紅土強(qiáng)度和變形特性的影響規(guī)律;同時(shí)應(yīng)用掃描電鏡試驗(yàn)和能譜試驗(yàn)分析了試樣剪切破壞前、后的微觀結(jié)構(gòu)特征，取得的主要結(jié)論如下:
　　(1)宣城非飽和網(wǎng)紋紅土是一種結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的低壓縮性黏土，X射線衍射試驗(yàn)和能譜試驗(yàn)表明，網(wǎng)紋紅土紅色基質(zhì)和白色網(wǎng)紋兩部分中含量最高的黏土礦物都是伊利石，其次是綠泥石和高嶺石。紅色基質(zhì)部分伊利石和高嶺石含量都高于

3、白色網(wǎng)紋部分，但是綠泥石含量較白色網(wǎng)紋部分少。網(wǎng)紋紅土中的主要元素為氧、硅、鋁、鐵和較多的鉀元素。紅色基質(zhì)和白色網(wǎng)紋中都含有鐵元素，但是紅色基質(zhì)土體中的鐵元素含量略高于白色網(wǎng)紋，并且有明顯的鐵元素富集現(xiàn)象。
　　(2)應(yīng)力路徑對(duì)土體強(qiáng)度和變形特征影響很大:等p路徑的殘余強(qiáng)度十分接近直接剪切強(qiáng)度，而峰值強(qiáng)度較直接剪切有所提高;增p路徑下峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度都有明顯提高，其中殘余強(qiáng)度提高接近10％;而減p路徑的峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度減小都非

4、常明顯，峰值強(qiáng)度降低約40％，殘余強(qiáng)度降低約60％。等p路徑和減p路徑的試樣體積變化都表現(xiàn)為先剪縮后剪脹的特點(diǎn)，而增p路徑的試樣始終表現(xiàn)為剪縮。并且在增p和減p路徑試驗(yàn)中會(huì)發(fā)生軸向應(yīng)變和總體積突變的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在等p路徑試驗(yàn)中幾乎不會(huì)出現(xiàn)。
　　(3)吸力對(duì)土體強(qiáng)度和變形都有很大影響:在增p和等p路徑試驗(yàn)中，峰值強(qiáng)度隨吸力增大而增大，殘余強(qiáng)度隨吸力增大而減小;在減p試驗(yàn)中峰值強(qiáng)度最大值對(duì)應(yīng)較小的吸力。吸力200kPa和100k

5、Pa的試樣的體積變化都是由剪縮到剪脹，并且吸力越大拐點(diǎn)出現(xiàn)的越早。吸力50kPa的試樣在增p和等p路徑條件下試樣始終處在剪縮狀態(tài)，而在減p路徑條件下出現(xiàn)剪脹現(xiàn)象。
　　(4)微結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果表明紅色基質(zhì)土顆粒間多為點(diǎn)-點(diǎn)連接，而白色網(wǎng)紋土顆粒之間多為點(diǎn)-面連接。原狀白色網(wǎng)紋土體內(nèi)平均面積和周長(zhǎng)較大的孔隙明顯多于紅色基質(zhì)土體;剪切破壞后土體中面積大于10um2的孔隙所占比例較原狀土明顯減少，其中紅色基質(zhì)中減少5％左右，白色網(wǎng)紋中減少1