不排水剪切条件下天然沉积黏土结构性演化规律

针对不排水剪切过程中天然沉积黏土的结构特性,对原状土与重塑土进行不排水三轴试验,结合多种结构性定量分析方法和原状土宏微观分析,揭示土体在不排水剪切过程中的结构性演化规律及机制,主要结论为:结构性提高了原状土的抗剪强度,并使土体表现出应变软化特性。剪切前的固结阶段会削弱原状土的结构性。围压越大土体初始结构破损越严重,结构性影响越小。不排水剪切过程中土体结构屈服破坏,结构性对强度的影响快速下降,表现出一定的脆性性质。天然沉积黏土结构性提供的额外强度主要由胶结连接和土体骨架贡献。在土体结构屈服破坏后胶结连接和土体骨架破坏,并形成新的结构形式,改变了土体的力学性状。

固结过程中天然沉积黏土结构性演化规律及机制研究

为了研究固结压缩过程中天然沉积黏土的结构性演化,开展原状土与重塑土的一维固结压缩和等向压缩试验。采用结构附加孔隙比Δe、应变结构性参数ms和割线模量结构性参数mE对土体结构性进行定量分析,并开展原状土微观结构试验揭示土体结构性演化的微观机制。通过研究得到:一维压缩条件下,土体结构性对刚度提高作用呈对数函数形式发展,分为增长阶段、过渡阶段、稳定阶段3个阶段。在等向压缩条件下,加载初期土体结构很快屈服破坏,之后结构性影响随应力增大近似呈线性发展。固结压缩过程中土体结构破损是渐进发展的,在土体结构屈服破坏后形成次生结构,结构性对刚度的影响逐渐稳定。天然沉积黏土的胶结连接和初始骨架结构为土体提供了额外刚度。在土体结构屈服破坏后胶结连接破坏,初始骨架结构破坏并重新调整形成新的次生结构,土体性质趋近于重塑土。

天然沉积结构性黏土的不排水强度性状

通过对福州天然沉积黏土原状样及不同初始含水率重塑样进行三轴固结不排水剪切试验,探讨土结构性对天然沉积黏土强度性状的影响规律及作用机理。研究结果表明:结构性对天然沉积土固结不排水抗剪强度的作用程度受固结压力大小影响可以分为3个阶段:固结压力小于屈服压力阶段,不排水抗剪强度主要由土结构性控制,与应力水平基本无关;土结构逐渐屈服阶段,固结压力大于屈服压力,不排水抗剪强度随固结有效应力的增大逐渐趋于重塑样的强度线;土结构性影响消失阶段,原状样的不排水抗剪强度随固结有效应力的增长规律与重塑样相同。