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水利学报
2007 年 10 月 SHUILI XUEBAO 增刊
文章编号:055929350 (2007) 增刊20687204
珠海地区软土微观结构类型及定量分析研究
彭立才1 ,2 ,蒋明镜1 ,朱合华1 ,林奕禧2 ,黄良机2
(11 同济大学地下建筑与工程系,上海 200092 ; 21珠海市建设工程质检站,广东珠海 519015)
摘要:随着我国沿海地区的高速发展,大型地下及地上建筑不断涌现,这些建筑大都坐落于分布广泛的海积软土之
上,而与此有关的软土工程问题愈来愈突出。软土的工程性质很大程度上取决于微结构的变化。本文通过对珠海
地区具有代表性的软土微观结构进行分析和研究,获取珠海地区软土的微结构类型和特点;对不同固结压力条件
下试样的 SEM 图像进行定量分析,揭示了土体发生变形的宏观机制及土体在受力过程中具有逐渐破损的变形规
律,以指导工程实践。
关键词:软土;微观结构类型;SEM ;定量分析
中图分类号: TU411192 文献标识码:A
[ 1]
近年来,随着软土建设的迅速发展,饱和软黏土微观结构特性的研究受到了极大重视,取得了许
多研究成果。珠海地区的软土由于有机质含量高、压缩性强、高液限、低密度、低强度及高灵敏度等特
点,具有明显不同于其他地区软土的工程特性,对其进行深入细致的研究,具有很强的现实意义。
一般来说,土的结构是指组成土结构的最基本要素即结构单元体(单粒、颗粒聚合体) 和孔隙的大
小、形状、排列及它们之间的接触和联结关系的总称[2 ] 。软土的微观结构具有多样性特点,与物质来源、
颗粒沉积的瞬间速度、水动力作用因素、颗粒接触堆积状态有关[ 3] 。事实表明[4 ] ,土的工程性状在很大
程度上受到其微观结构系统的控制。因此,了解土体的内部结构特征对研究土力学行为机制是至关重
要的。
本文通过对珠海地区具有代表性的软土的微观结构特征进行分析和研究,获取珠海地区软土的微
结构类型和特点;并且对软土进行压缩试验,找出孔隙参数变化与所受压力之间关系。通过对软土微结
构的定量研究找出其规律,将软土微结构的定量研究与其宏观力学性质相关联以指导工程实践。
1 样品制备及脱水
将在珠海地区不同工地上取得的原状土样在土工实验室分别按 100、200、400、600、800kPa 不同的组
合加压方式分别作压缩实验。待土样在预定压力下达到稳定时分级卸荷,然后,用透水石将土样从环刀
3
里小心推出,用细钢丝锯将土样切成体积为 1cm 的小方块,以备电镜扫描(SEM) 时使用,在这个过程中
要尽量避免对土样产生扰动。
许多研究表明,对于大部分土,传统的风干或烘干法制样会导致试样发生显著的收缩、孔隙含量大
大减少,严重时只有冷冻干燥法的 1Π3 。冷冻干燥法是利用低温的制冷剂(如液氮) 快速将土中水分冷
冻,使孔隙中的水分直接变成不具膨胀性的晶体,抽真空使其由结晶状态直接升华,从而保证土中孔隙
收稿日期:2007207220
基金项目:国家自然科学基金项目(50679057) ;上海市浦江人才计划项目(06 PJ 14088) ;珠海市政府科技计划项目(PA200310064)
作者简介: 彭立力(1978 - ) ,男,福建