賦存環(huán)境變化下海積軟土物理力學(xué)特性試驗研究.pdf

1、為研究賦存環(huán)境變化對海積軟土物理力學(xué)特性的影響規(guī)律，本文以廣西欽州港填海區(qū)域海積軟土為研究對象，采用機制模擬技術(shù)與室內(nèi)土工試驗相結(jié)合方法，設(shè)計并加工制作了“浸泡—加載”聯(lián)動試驗平臺，采用四級上覆荷載和五種浸泡液，成功將賦存環(huán)境變化要素“印記”到海積軟土試模中，并在制模過程中對海積軟土軸向位移進行為期3個月的監(jiān)測，制模結(jié)束后對蘊含有環(huán)境要素的制備樣進行了主要離子成分測定、滲透試驗、直接剪切試驗、固結(jié)壓縮等試驗，主要研究成果如下:
　

2、　 1.通過在制模過程中對海積軟土試模進行軸向位移監(jiān)測并在制模成功后對“印記”有環(huán)境變化要素的海積軟土進行室內(nèi)固結(jié)試驗，結(jié)果表明:浸泡液環(huán)境對海積軟土固結(jié)特性有一定影響，其中高濃度的Ca2+浸泡液最能抑制海積軟土軸向壓縮變形。同時，海積軟土固結(jié)變形受上覆荷載和浸泡液兩環(huán)境要素綜合影響，而何種環(huán)境要素在其固結(jié)變形過程中起主導(dǎo)作用，要視環(huán)境要素自身的等級與程度而定。
　　 2.對“印記”有環(huán)境變化要素的海積軟土進行主要離子成分含量

3、測定及室內(nèi)滲透試驗，得到規(guī)律如下:不同環(huán)境要素條件下的海積軟土孔隙比、滲透系數(shù)和土中的主要化學(xué)元素含量，三者之間存在一定的關(guān)聯(lián)性。制樣過程中上覆荷載的增加，會使海積軟土密實，一定程度上改變土體結(jié)構(gòu)，并使海積軟土孔隙比和滲透系數(shù)逐漸減小，阻礙海積軟土與浸泡液間的離子擴散。當海積軟土受到初始第一級加載時，對高濃度浸泡液條件下海積軟土與外界進行離子擴散影響極大，其滲透系數(shù)的減小程度也最高。在相同環(huán)境條件下，Mg2+更易通過海積軟土小而多的孔隙

4、與其浸泡液進行離子擴散，宏觀表現(xiàn)為Mg2+質(zhì)量濃度為2.5％的海水浸泡液環(huán)境中海積軟土滲透性最差。對浸泡液而言，若某種加強濃度離子未達到飽和狀態(tài)，則環(huán)境條件變化對浸泡液中其余離子與海積軟土中相應(yīng)離子間的擴散無明顯影響，且除浸泡液中特定加強濃度的元素外，不同環(huán)境條件下海積軟土與浸泡液間最終的離子擴散平衡狀態(tài)亦趨于相同。
　　 3.對“印記”有環(huán)境變化要素的海積軟土進行直接剪切及固結(jié)試驗，分析得到以下力學(xué)性狀變化規(guī)律:海積軟土上覆荷

5、載對土體粘聚力c值的變化起決定作用，對c值的影響大于浸泡液中化學(xué)組份對其影響。而浸泡液環(huán)境對海積軟土的內(nèi)摩擦角(ψ)值影響顯著，至于何種環(huán)境要素在海積軟土內(nèi)摩擦角(ψ)值的變化中起主導(dǎo)作用要視環(huán)境自身變化的程度而定。同時，多種環(huán)境下對比發(fā)現(xiàn)，Ca2+對海積軟土抗剪指標如土體粘聚力c值和內(nèi)摩擦角(ψ)值的增強作用最明顯。
　　 此外，已有研究成果表明，海積軟土作為結(jié)構(gòu)性土的一個表現(xiàn)，就是對不同環(huán)境要素下的應(yīng)力歷史有較強的記憶功能。

6、由本文試驗結(jié)果可以推測，賦存環(huán)境要素諸如上覆荷載和浸泡液環(huán)境均對其先期固結(jié)壓力和結(jié)構(gòu)強度的形成有顯著影響，具體表現(xiàn)為:浸泡于原海水環(huán)境中的重塑海積軟土，其由于“浸泡—加載”聯(lián)動制模過程而獲得的先期固結(jié)壓力值較真實的反映了試驗土模的應(yīng)力歷史，十分接近海積軟土制模過程中所施加的上部荷載值;而質(zhì)量濃度為2.5％的Ca2+浸泡液環(huán)境中海積軟土，則會由于土中Ca2+的顯著增加而使鈣質(zhì)膠結(jié)等作用增強，從而提高海積軟土的結(jié)構(gòu)強度，因此表現(xiàn)出此環(huán)境條件