湛江软土结构性的力学效应与微观机制研究
该文以湛江软土为依托,立足于结构性软土的地质成因背景,以实验土力学为研究手段;开展各类宏观与微观试验,注重结构破坏的演化过程,系统研究了在不同应力路径条件下结构性软土的力学性状;采用多学科交叉多角度分析,揭示软土结构性的形成机理与力学效应.首先,根据湛江地区区域地质演化特征,研究了湛江软土的赋存规律.从宏观综合评价深入到土体的微观分析,揭示软土的沉积规律与其结构性的内在联系,从沉积历史的观点解释其强结构性的形成机理.分析结果表明,由于构造运动及其古地理环境演化的耦合作用,致使该区软土呈现出了特殊的沉积模式.湛江软土历经了海陆交互三角洲相沉积与复杂的陆相化学风化及淋漓溶蚀过程,在不同地质时期,"红土化"及不完全的"红土退化"作用使其具有一般软土不具有的强胶结特性.其次,分别对湛江软土的物理特性、压缩特性、剪切变形特性、固结特性等方面进行系统的室内土工试验及原位测试试验研究,指出湛江软土是一种典型的强结构性土,其结构特性在各项物理力学性质指标中均有不同程度的关联与体现.特别注意到,对强结构性软土而言,应用CPTU的原位孔压消散试验评价其同结特性时,结构重塑导致原位测试评价结果也大大"失真".第三,研究了湛江软土在不同应力路径下结构性的力学效应.分别对原状样及相应的重塑样进行等向固结下的主动压缩试验、K<,0>固结下的主动压缩、被动压缩及主动拉伸试验.试验结果表明,与一般弱结构性软土相比,湛江软土在结构屈服前的有效应力强度指标具有更为显著的应力路径相关性,这在工程实践中不可忽视.第四,跟踪宏观力学试验条件下其微结构形态的演化规律,利用微观试验(冷冻干燥样的压汞试验,扫描电镜等)及超微观试验(物理化学试验)研究软土的微结构特征.湛江软土主要是由次生矿物组成的,无向排列的开放絮凝结构使其呈现出不良的土质学特征,而游离氧化物增强了土的结构强度,变形过程中其微结构形态的演化表现了土体具有强、弱胶结共存的双重介质特性.最后,依托破损力学理论构架,将土体抽象为强胶结的结构块与弱连结的结构带,尝试把双重介质模型应用于强结构性软土中,通过模型计算结果与试验结果的比较,证明该模型能较好地模拟软土结构性的力学效应.
软土;结构性;力学效应;微观机制;赋存规律;应力路径;破损力学;结构性模型
中国科学院武汉岩土力学研究所
硕士
岩土工程
孔令伟
2004
中文
TU447
109
2005-04-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）