南京下蜀土顆粒分形及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度研究.pdf

1、土作為一種歷史沉積的產(chǎn)物，在沉積過程中受沉積環(huán)境、土顆粒性質(zhì)、表面力以及沉積后各種地質(zhì)作用的影響，具有多相體系。其工程地質(zhì)性質(zhì)取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)性和外部荷載的綜合作用。對于結(jié)構(gòu)性土來說，微觀結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)和整體行為在很大程度上控制著土的宏觀力學(xué)行為，是土體工程地質(zhì)性質(zhì)的內(nèi)在核心。本文對南京地區(qū)普遍存在的地區(qū)性土--下蜀土的結(jié)構(gòu)性展開研究，具體的工作如下：
　　 1、根據(jù)顆粒級配試驗結(jié)果，結(jié)合分形理論，研究了南京下蜀土顆粒的分形結(jié)構(gòu)特

2、征。結(jié)果表明分維值隨著粘粒含量的增大而增大，且與不均勻系數(shù)和曲率系數(shù)有良好的非線性關(guān)系，土的級配越好，其粒徑分形維數(shù)越大。土顆粒的粒徑分形維數(shù)具有明確的工程地質(zhì)意義，能夠反映出土的形成環(huán)境和原因、演化特征、級配及分選性，且計算簡便、物理意義明確，可以作為土的一個分類指標(biāo)。
　　 2、對原狀樣、重塑樣進(jìn)行三軸試驗(固結(jié)不排水)，隨著剪應(yīng)變的發(fā)展，應(yīng)力差曲線分為兩個部分，存在明顯的分界點，表明下蜀土存在良好的結(jié)構(gòu)性。在分界點前，應(yīng)力

3、隨應(yīng)變的增大而急劇增大，表明土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度迅速的發(fā)揮；到達(dá)分界點的極大值后，隨著應(yīng)變的增大逐漸減小，表明土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞了，土體的各結(jié)構(gòu)單元正在重新排列，其結(jié)構(gòu)破壞的抵抗強(qiáng)度在逐漸降低，最終當(dāng)各個結(jié)構(gòu)單元重新排列穩(wěn)定時，土體結(jié)構(gòu)完全被破壞。
　　 3、討論了圍壓和含水量對下蜀土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和圍壓間存在良好的線性關(guān)系；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和含水量間存在良好的冪函數(shù)關(guān)系，下蜀土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和含水量的關(guān)系為qs=25182.9e-0.2

4、78229ω。結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨著含水量的增加而急劇降低，南京下蜀土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度終止含水量取為20％。
　　 4、根據(jù)原狀土、飽和原狀土、重塑土的三軸應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系，定義了一個能全面反映土顆粒排列特征和土顆粒連結(jié)特征的土體結(jié)構(gòu)定量化參數(shù)--結(jié)構(gòu)勢，從理論上分析了該參數(shù)具有合理性、廣泛性、靈敏性和穩(wěn)定性。利用試驗結(jié)果對該參數(shù)進(jìn)行驗證。
　　 5、利用分形理論，根據(jù)孔隙分形模型和吸力之間的關(guān)系，推導(dǎo)出南京非飽和下蜀土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和吸力