高原湖相泥炭土工程性质原生各向异性试验研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangwang198
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泥炭土(泥炭和泥炭质土合称)是由未分解和半分解的残余纤维、腐殖质及矿物质在天然沉积作用下形成的特殊土,因受沉积作用影响,物质组分的排列具有一定的方向性,进而表现出各向异性,工程计算中是否考虑各向异性对其计算结果的合理性和准确性有着极其重要的影响。当前国内外泥炭土各向异性的研究工作多针对于低分解度泥炭土,相比而言对高分解度泥炭土工程性质的研究较少。云南高原地区泥炭土多属于高分解度泥炭土,不含或含少量残余纤维,对其工程性质各向异性特性及机制亟需开展专门的研究。本文以云南高原滇池区域湖相高分解度泥炭土为研究对象,对其有机质含量、物质成分、微结构特征等进行测定,通过压缩试验、直接剪切试验和渗透试验研究云南高原湖相泥炭土原生各向异性特性,从分析泥炭土特殊组分的角度对其各向异性进行探讨,得到高原湖相泥炭土工程性质原生各向异性规律及其机理。主要的研究内容和结论有:(1)从涵盖范围包括有机质含量低、中、高的昆明市典型工程场地取泥炭原状土,进行相关的基本物理性质测定,并利用X射线技术分析土样的矿物成分及利用扫描电镜分析泥炭土的微结构特征。研究结果表明该地区泥炭土有机质含量较高,且多属于高分解度泥炭土,基本结构单元主要为残余纤维构成的“架空结构”及腐殖质-黏粒团聚体。(2)对高原湖相泥炭土原状样分别在与沉积面的水平、45°、垂直方向取样(?=0°、45°和90°),采用常规固结仪进行一维固结试验。试验结果表明高分解度泥炭土在较小的固结压力内,与沉积面呈斜45°方向上的压缩性要高于与沉积面的水平(θ=0°)和垂直方向(θ=90°)上的压缩性,且与沉积面垂直方向上的压缩性最低;而随着固结压力p的增大,切样角度(即沉积方向)不同导致的压缩变形各向异性基本消失。(3)对泥炭土与沉积面不同倾角?下切取土样,通过直接剪切试验,测定泥炭土在不同取样方向上的抗剪强度,对泥炭土抗剪强度各向异性进行分析。试验结果表明高分解度泥炭土在与沉积面的垂直方向(θ=90°)上的抗剪强度高于水平方向(θ=0°)上的抗剪强度,切样角度θ=45°斜方向上的强度大于水平方向上的抗剪强度,强度各向异性较弱,效应上主要体现在粘聚力方面,内摩擦角的差异较小,且抗剪强度各向异性程度和有机质含量有关。(4)与泥炭土压缩、直剪试验取样方法相同,取样后利用渗透试验仪进行变水头渗透试验,测定不同角度切取泥炭土试样的渗透系数。试验结果表明高分解度泥炭土的渗透系数k和切样角度θ有一定的相关性,呈现出k随θ增大而增大的规律,当有机质含量“适中”时,渗透性各向异性最为明显。(5)分析泥炭土在形成过程中物质组分的排列形式及其规律。研究结果表明泥炭土的各向异性机制复杂,在导致各向异性效应方面,矿质土颗粒、腐殖质及残余纤维产生了不同的效果。
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