【摘 要】
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垃圾填埋、核废料处置和盐渍土地区基础设施建设等问题是当前亟待解决的环境岩土难题。这些工程问题与含盐土持水和力学行为联系密切。因此,本文通过室内试验对含盐土的持水和力学特性开展了研究。其研究成果可为相关工程问题提供一定参考。本文主要研究内容如下:(1)利用压力板法和蒸汽平衡法对不同盐溶液浓度和初始孔隙比条件下非饱和粉质黏土的持水行为开展了试验研究,得到了全吸力范围的土-水特征曲线。试验结果表明,在低
【基金项目】
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含盐条件下膨胀性非饱和土力学与水力行为研究,中央高校基本科研业务费专项资金(No.2019JBM083),2019.01-2021.12;
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垃圾填埋、核废料处置和盐渍土地区基础设施建设等问题是当前亟待解决的环境岩土难题。这些工程问题与含盐土持水和力学行为联系密切。因此,本文通过室内试验对含盐土的持水和力学特性开展了研究。其研究成果可为相关工程问题提供一定参考。本文主要研究内容如下:(1)利用压力板法和蒸汽平衡法对不同盐溶液浓度和初始孔隙比条件下非饱和粉质黏土的持水行为开展了试验研究,得到了全吸力范围的土-水特征曲线。试验结果表明,在低吸力阶段盐溶液浓度对基质吸力有明显影响。土体持水能力随盐溶液浓度的增加而增强。初始孔隙比对土体饱和体积含水率、进气值存在影响。饱和体积含水率和进气值随初始孔隙比的增加而减小。在高吸力阶段,盐溶液浓度和初始孔隙比对土体持水能力的影响随基质吸力的增加不断降低。这是因为土体基质势中毛细作用和吸附作用对土体持水行为的影响机理不同。(2)从持水机理的角度出发,建立了考虑盐溶液和初始孔隙比影响的土-水特征曲线模型。首先根据已有模型提出了盐分影响下的基质吸力模型和残余含水率模型。其次建立了SWCC进气值和曲率相关参数与初始孔隙比的关系。最后以VG模型为基础建立了适用于全吸力范围的考虑初始孔隙比影响的含盐土土-水特征曲线模型,并利用试验结果进行了验证。(3)利用TSZ-1全自动三轴仪对饱和状态下含盐粉质黏土的力学行为开展了试验研究,主要包括等向固结试验和排水固结剪切试验。试验结果表明盐溶液浓度和初始干密度对粉质黏土力学特性存在影响。在固结特性方面,盐溶液增加会降低饱和粉质黏土的正常固结线斜率、回弹线斜率和正常固结线截距,提高初始固结屈服应力。在强度特性方面,饱和含盐粉质黏土在低围压、较大干密度时易发生应变软化型破坏,并表现为剪胀;在高围压、较小干密度时易发生应变硬化型破坏,并表现为剪缩。盐溶液浓度增加对土体剪胀势有抑制作用。盐溶液浓度增加会提高饱和粉质黏土的峰值强度、黏聚力、内摩擦角以及临界状态应力比。(4)利用TSZ-1全自动三轴仪对高基质吸力下含盐粉质黏土开展了不固结不排水剪切试验。试验结果表明高基质吸力下非饱和含盐粉质黏土在剪切时通常为应变软化型破坏。含盐量对其峰值强度及峰后残余强度存在影响,通常含盐量的增加会降低峰值强度。这种影响程度的大小受基质吸力的影响。当基质吸力处于毛细作用占优时,黏聚力和内摩擦角均随含盐量的增加而减小。在极高吸力阶段,内摩擦角逐渐趋于稳定。盐分对土体力学特性的影响程度取决于黏土矿物含量的高低。相较于盐溶液,初始干密度对含盐粉质黏土力学特性的影响更大。
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