【摘 要】
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近年来,黄土地区的拆后重建工程呈逐渐增多趋势,其中不乏出现外界盐分侵入黄土地基的情况。因此,对盐分含量影响土体强度这一课题进行研究的重要性便不言而喻。本文以原有化工厂、污水厂及垃圾填埋厂等地拆后重建为工程背景,将西安地区Q2黄土作为研究对象,就中溶盐含量的变化引起黄土强度改变这一课题展开研究。本课题研究时将中溶盐CaSO4溶液作为盐环境,利用扫描电镜试验对不同含量中溶盐原状黄土试样的细观机理进行分
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近年来,黄土地区的拆后重建工程呈逐渐增多趋势,其中不乏出现外界盐分侵入黄土地基的情况。因此,对盐分含量影响土体强度这一课题进行研究的重要性便不言而喻。本文以原有化工厂、污水厂及垃圾填埋厂等地拆后重建为工程背景,将西安地区Q2黄土作为研究对象,就中溶盐含量的变化引起黄土强度改变这一课题展开研究。本课题研究时将中溶盐CaSO4溶液作为盐环境,利用扫描电镜试验对不同含量中溶盐原状黄土试样的细观机理进行分析,通过常规三轴压缩试验(CTC)和减围压三轴压缩试验(RTC)对其应力应变关系及峰值强度指标进行分析,基于二元介质模型理论,结合试验结果分别建立两种应力路径条件下的中溶盐影响的结构性黄土强度准则。研究内容与成果如下:(1)利用无水CaSO4作为盐溶液环境,设置4种溶液梯度(0%,0.1%,0.2%和0.5%)的中溶盐溶液,将原状黄土分别在4种浓度溶液环境进行真空饱和。对不同含量中溶盐作用下的原状黄土进行电镜扫描试验(SEM),从细观角度分析中溶盐含量对黄土结构孔隙产生的影响,结合PCAS系统分析中溶盐含量对原状黄土孔隙数量和面积的影响,从而对中溶盐含量作用于原状黄土细观结构进行研究。分析表明:随着中溶盐CaSO4含量的增加,原状黄土结构细观结构发生变化,具体表现在其表面孔隙数量减小,孔隙面积占比减小,土颗粒之间的联结物质增多。(2)对不同中溶盐CaSO4含量的原状黄土进行不同围压条件下的常规压缩和减围压压缩三轴固结不排水试验。试验设置围压级别为25kPa、50kPa、100kPa、200kPa和400kPa,针对试样的应力应变关系和峰值强度进行研究。试验结果表明:a.CTC试验中,200kPa以下围压环境中剪切土体呈应变软化,400kPa围压环境中剪切土体呈应变硬化;RTC试验中,在低围压25kPa和50kPa环境下,结构性黄土峰值强度远低于同等围压环境中常规三轴试验条件下土体偏应力值,100kPa和200kPa围压作用下剪切土体呈应变软化现象,400kPa围压环境中剪切土体呈明显应变硬化现象;b.对土样剪切变形发现,同一围压条件下,CTC及RTC试验土样破坏形态一致,但破坏程度不同。在相对较低的围压(25kPa和50kPa)环境中,试样破坏呈现裂缝形态,RTC试验土样裂缝较浅;100kPa和200kPa,试验土样破坏出现明显的剪切带,随着围压增高至400kPa时,试样破坏形态呈臌胀现象;c.根据两种应力路径条件下的三轴试验结果研究发现,黄土的峰值强度随着土体内部中溶盐含量的增加而提高。(3)以二元介质模型为理论基础,通过试验结果研究含中溶盐原状黄土在常规压缩三轴和减围压三轴条件下的剪切抗力分担率ξ v,θ C和ξv,θ R,建立两种应力路径条件下西安地区中溶盐作用下结构性黄土强度准则,为类似工况条件下土体强度计算提供一定的理论依据。
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