飽和軟粘土微觀孔隙的定量分析及其分形研究.pdf

1、土的微結(jié)構(gòu)是指土顆粒、粒團和孔隙的大小與形狀、空間排列與分布、接觸連結(jié)方式等。粘性土的微結(jié)構(gòu)是確定其工程性質(zhì)的一個重要因素。本文對原狀飽和軟粘土進行單向固結(jié)壓縮試驗，利用掃描電鏡(SEM)研究軟粘土的微結(jié)構(gòu)形態(tài)，利用數(shù)字圖像技術(shù)研究軟粘土固結(jié)過程中微觀結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，揭示軟粘土固結(jié)過程中微結(jié)構(gòu)的演化機理：開展微觀尺度上土壤孔隙結(jié)構(gòu)的分形特性研究，建立軟粘土固結(jié)效應(yīng)中的力學(xué)參量與微結(jié)構(gòu)參數(shù)、分維數(shù)之間存在的相關(guān)關(guān)系，達(dá)到深入探討土力學(xué)行為機

2、制的目的。本文的主要結(jié)論如下： (1)利用IPP技術(shù)極大提高了土的SEM圖像定量分析的能力和工作效率，可快速測量軟粘土微結(jié)構(gòu)參數(shù)。 (2)軟粘土固結(jié)變形過程中的微觀孔隙結(jié)構(gòu)演化規(guī)律為：隨著固結(jié)壓力的增大，軟粘土的孔隙度和孔徑趨于減小，孔徑范圍變窄，土體固結(jié)過程對孔隙級配具有一定的調(diào)節(jié)作用。 (3)土體孔隙結(jié)構(gòu)在二維空間的分布方式可視為孔隙隨機分布在土體切面上的分散系統(tǒng)，并具有明顯的Sierpinski分形和Kor

3、cak分形特性，其分維數(shù)是孔隙對土體切面覆蓋程度的一種度量，表征了土體孔隙度的大小。兩種分維數(shù)均是定量描述土體孔隙結(jié)構(gòu)的有用參數(shù)。 (4)軟粘土固結(jié)變形過程中，固結(jié)壓力越大，孔隙度越低，小孔隙越多，分維數(shù)越大，因而分維數(shù)可用于表征軟粘土體宏觀變形過程中微觀孔隙結(jié)構(gòu)的演化過程，從而為軟粘土固結(jié)變形預(yù)測提供了一個新的指標(biāo)。 (5)Sierpinski分維數(shù)與軟粘土總孔隙度、固結(jié)壓力、壓縮變形量之間存在較為顯著的線性回歸關(guān)系，