杭州軟黏土微觀結構特征與宏觀力學性質關系研究.pdf

1、在我國東南沿海區(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、強度低、滲透性差、靈敏度高、結構性強等工程特性。長期以來，人們對軟土的工程特性的研究主要是基于宏觀或者唯象層面開展的，然而土的微觀結構特性在土體的力學性質中扮演著十分重要的作用，有著非常重要的工程實踐意義。大量研究表明，土體在宏觀上表現(xiàn)的一系列物理力學特性在一定程度上受微觀結構的狀態(tài)和變化影響。因此，在宏觀研究的基礎之上，從微觀的角度深入研究軟土微

2、結構特征及演化規(guī)律和宏觀物理力學性質間的內在聯(lián)系，從微觀物理機制方面解釋土體宏觀力學性質的必然規(guī)律，建立更符合軟土工程特性的宏微觀定量關系以應用于工程實際，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象，在軟黏土電鏡掃描(SEM)試驗的基礎上，再根據(jù)統(tǒng)計學觀點對其微觀結構的定量分析，將軟黏土的微觀參數(shù)與宏觀性質結合，建立微觀參數(shù)與黏土的宏觀物理量之間的聯(lián)系，并將微觀結構引入到土的宏觀力學計算中，以此來實現(xiàn)微觀結構研究

3、的應用。具體的工作內容包括以下幾個方面:
　　(1)對杭州及周邊地區(qū)的軟黏土的微觀結構圖片進行定量分析，從微觀角度研究軟黏土的孔隙率，與從土工試驗得到的物理參數(shù)進行比較。結合前人的研究成果和數(shù)據(jù)分析，探索土體宏觀孔隙率與微觀平均接觸面積率之間的關系。
　　(2)把軟黏土的宏微觀關系應用于滲流特性研究中，對目前普遍使用的粗粒土滲透系數(shù)經驗公式進行修正，得出適用于黏性土的滲透系數(shù)經驗公式。最后選取典型地區(qū)黏性土的相關物理參數(shù)，分

4、別代入粗粒土和黏性土的滲透系數(shù)經驗公式中，得到滲透系數(shù)的計算值，將其與室內試驗的實測值進行對比。
　　(3)從土體的細微結構出發(fā)，對土體這一特殊材料的抗剪強度行為進行微觀上的分析，考慮土體孔隙率對其抗剪強度的影響，推導基于微觀結構的土體抗剪強度理論。
　　(4)在地基承載力的計算中考慮微觀結構的概念，推導考慮顆粒接觸面積的地基臨塑荷載pcr、p1/4和p1/3的計算方法，進而導出修正后的承載力系數(shù)。通過具體算例進行了分析，并