文摘

的不饱和粘土地基土在合肥机场项目为研究对象,颗粒分级的影响分析了非饱和土特性和矿物成分通过两种类型的测试。结果表明,有一个良好的残余水分含量之间的相关性和粘土分数或淤泥中的部分内容分级,和残余含水量与粘土分数有显著正线性相关内容,但与淤泥分数负线性相关内容。残留基质吸力与粘土的非线性相关性分数或淤泥分数内容分级,具有显著的非线性与粘土分数负相关内容与淤泥和积极的非线性相关部分内容。残余含水量和残留基质吸力与蒙脱石的含量有明显的线性关系,但与伊利石的含量没有明显的相关性。不饱和机场地基土的储水系数下降指数随着粘土含量的增加和蒙脱石的内容。

1。介绍

粘土,不同粒度分布等物理和化学性质和矿物成分往往是一个重要因素影响宏观力学参数的选择。刘等人使用三种具有不同层次的土壤颗粒进行大规模的室内直剪试验与土工格栅、土工织物,分别研究表明土壤粒子层次会影响土壤颗粒之间的界面的剪切特性和土工合成材料,然后影响接口的膨胀系数(1]。风扇等人进行了相应的研究,表明粘性土的矿物成分,化学成分决定了土体的分散性。土壤的区别会影响宏观力学参数(2]。陆对非饱和土,Zhi-qing et al ., et al .,刘et al .,冯et al .,梁et al .,和郑进行了一系列相关的测试使用非饱和土三轴仪(3- - - - - -10]。矿物成分的影响、塑性指数、孔隙结构、含水量、应力状态对非饱和膨胀土的工程水土特征曲线是系统地分析。他们的研究表明,有一种残留在非饱和土基质吸力,和有一定相关性残留基质吸力和残余含水量的土壤和土壤的非饱和特性是影响残留基质吸力和残余含水量。张等人通过实验指出,在高吸力,基质吸力不仅受含水量影响,还受到粘土含量和矿物成分11]。温家宝和胡锦涛通过研究发现,颗粒大小有一个弱对残留基质吸力的影响,有一定相关性残留基质吸力和粗和细粘粒含量的比值12]。从以上研究可以看出,土壤的理化性质起着重要的作用在宏观和微观工程学不饱和土壤的特征。

从当前的研究可以看出,大多数的研究往往是在静载荷下不饱和土壤,有相对较少的研究不饱和土壤的动态和静态载荷下飞机轮载荷。因此,研究非饱和土在机场工程设计和施工具有重要的工程应用价值的机场。

针对这一点,在合肥机场项目的粘土地基土为研究对象,以及颗粒级配和矿物成分的影响非饱和土的属性进行了分析,分别通过两种类型的测试。

2。数据和方法

2.1。土壤样品和实验准备

粒度分布主要影响土壤基质吸力的变化里,然后影响其宏观的工程特性。图1显示了原状土样的取样图现场。

三种不同层次的重塑土样本准备根据粘土颗粒和泥沙颗粒的内容,和环刀样品直径61.8毫米,高度20毫米。工程水土特征曲线分析了非饱和土的压盘(图2),然后,粘土和淤泥的影响特征内容的内部基质吸力进行了研究。准备后重塑土样的基本物理性质如表所示1,水保特性曲线的三个评分基础土壤图所示3。

工程水土特征曲线上的基质吸力的影响主要表现在两个方面,即残余含水量和残留基质吸力。据的方法Fredlund和兴13- - - - - -15],残余水分含量和残余地基土的基质吸力与不同等级可根据工程水土特征曲线。残余含水量的测量量的水介质中包含“固定”。这些少量的残余水紧密附着在表面的介质粒子以薄膜的形式或独立水环,可以不再移动。是介质的小孔隙分布、矿物成分和孔隙水的化学成分。表中的值从曲线的特征值计算,然后插入相关的理论公式。表所示2。

2.2。理论分析方法

范Genuchten模型是最受欢迎的实证模型拟合SWCC。这范Genuchten于1980年提出,采用有效的协会根据初始饱和度与压头纽兰的方程16]。同时,歌曲和同事评估那些欢迎SWCC模型,并根据其结果,van Genuchten(1980)模型表示的最优方法估算SWCC [17]。因此,在目前的研究中,通过范Genuchten SWCC估计方程(1980)采用水流和基质吸力的结果。根据van Genuchten SWCC模型(1980),有效容积含水量和基质吸力可以描述如下: 在哪里代表了有效体积含水量; , 代表了空气进口压力,代表了孔隙大小谱数字。一般来说,更大的价值 ,更广泛的孔隙大小的范围。根据土壤形成的地质条件和气候条件,土壤与大范围的粒子大小可能导致广泛的孔隙大小,如典型的黄土土壤和膨胀土。

自SWCC曲线研究土壤提供了一个典型的“S”形,其面临的问题是,残余水分含量不能准确地通过曲线。残余水分含量代表了可以持有的土壤水分含量非常高的基质吸力。在极端情况下,当土壤几乎是完全干燥,水分是0和残留基质吸力是接近无穷大。基于上述分析,粘性地基土的残余含水量测试区被认为是0和残留基质吸力 ,然后,修改后的参数范Genuchten模型得到: 在哪里 分别修改模型的参数。修改后的范Genuchten模型符合实验结果,并拟合结果如图4。

3所示。结果

3.1。颗粒大小对不饱和特性的影响

3.1.1。残余含水量影响特征

表2可以在不饱和残余含水率与地基土的级配和粘土或泥沙含量的变化如图5;可以看出,残余水分含量和级配的粘土或粉土的内容有很好的相关性,这显示了一个显著的线性正相关与粘土含量和泥沙含量呈现线性负相关。

3.1.2。对剩余基质吸力的影响特征

图6显示剩余基质吸力之间的关系在不饱和地基土和粘土或粉砂级配的内容。可以看出,残留基质吸力的非线性变化关系粘土或粉砂级配的内容,显示非线性与粘土含量负相关和非线性正相关与淤泥的内容。

3.2。矿物成分对不饱和的影响特征

表3显示了蒙脱石和伊利石在重塑的内容分发样品。由于粘土矿物的最大影响不饱和粘土地基土的工程特性,本文主要分析地基土中粘土矿物的组成。

从表可以看出3粘土矿物中,蒙脱石的含量最丰富,其次是伊利石、绿泥石和只能发现在三个深度范围和内容非常低。因此,本文只研究蒙脱石和伊利石的影响不饱和土壤的特征。图7显示了蒙脱石和伊利石的垂直分布在地基土。

三个地基土的深度大大不同粘土矿物成分测试网站被选为测试对象。在每个深度地基土是干和准备样品相同的初始含水量(18%)和干密度(1.65克/厘米³)。每个重塑样的工程水土特性曲线进行了分析,如图8。相应的范Genuchten模型,得到的参数如表所示4。

3.2.1之上。残余含水量影响特征

根据表5,粘土矿物的含量之间的关系和残余含水量在非饱和地基土,如图9。从图可以看出7,残余水分含量与蒙脱石的含量极显著的正相关关系,虽然没有显著相关性,伊利石含量的变化。由于大型水晶相邻细胞之间的距离,弱连接,容易渗透的水分子,蒙脱石很容易形成细粘土颗粒,这就增加了比表面积,增加亲水性。当粘土蒙脱石含量高,相应的残余水分含量相应增加。

3.2.2。残留基质吸力的影响特征

图10显示了粘土矿物含量对残留基质吸力的影响。从图可以看出,剩余基质吸力也带来了与蒙脱石的含量显著正相关,虽然没有显著相关性,伊利石含量的变化。

3.3。对工程水土特征曲线的影响

3.3.1。粘土含量对工程水土特征曲线的影响

图9显示了机场地基土的非饱和SWCC曲线考虑不同粘土的内容。从图可以看出,当基质吸力是相同的,土壤含水量随粘土颗粒含量的增加而减小。虽然土壤的含水率随基质吸力的增加不同粘土含量条件下,曲线由于不同粘土内容略有不同。范Genuchten模型被用来适应每个SWCC曲线,如图4。与此同时,表5显示相应的拟合参数,每个参数的变化曲线与净垂直应力如图11。

从图可以看出11、参数 增加指数与粘土分数的变化内容。这两个和减少与粘土分数的增加内容,减少线性与粘土分数内容的增加,表明土壤储水系数降低的指数形式。减少负指数形式随着粘土分数的增加内容,可以看到,当粘土分数含量超过一定值,显著减少的速度增加。

3.3.2。蒙脱石含量对工程水土特征曲线的影响

图12是SWCC曲线不同蒙脱土含量的不饱和粘土地基土在测试部分。从图可以看出,土壤的含水量随基质吸力的增加同样的蒙脱石含量的影响。吸入是常数时,土壤水分含量随蒙脱土含量的增加而减小。与此同时,例如模型还可以用于描述。修改后的范Genuchten模型的拟合参数不同蒙脱土含量条件下表所示6,每个参数的变化曲线与蒙脱石含量如图所示13。

从图可以看出13、参数 与蒙脱石含量的变化成指数增加。与蒙脱石含量的增加,减少线性减少指数随着蒙脱土含量的增加。参数非饱和土的孔隙分布大小有关。与此同时,参数反映了SWCC直线段的斜率,和一条直线段的斜率SWCC反映非饱和土的储水系数。因此,可以看出,土壤贮水系数下降指数与蒙脱石含量的增加。参数模型的不对称有关。随着蒙脱土含量的增加不饱和土壤,土壤的宏观气孔将减少,而微观孔隙将相应增加,土壤的平均孔隙大小会减少。

4所示。结论

摘要矿物成分的影响不饱和地基土的性质在测试部分由两种实验室检测分析。通过研究,得到以下结论。(1)残余含水量的土壤有良好的相关性与粘土质或粉砂含量分级与粘土质有显著正线性相关内容,而淤泥的负线性相关内容(2)残留基质吸力与粘土或粉土非线性相关内容层次,它有一个显著的负非线性相关性与粘土含量与淤泥和积极的非线性相关内容(3)残余含水量和残留基质吸力与蒙脱石的含量有明显的线性关系在地基土与伊利石的含量没有明显的相关性(4)不饱和机场地基土的储水系数下降指数随着粘土含量的增加和蒙脱石的内容

数据可用性

数据显示测试数据分析都在AutoCAD 2019年起源8.0,和Midas / GTS。本文的数据和解释。读者可以访问数据支持本研究的结论。此外,所有的数据文件用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

我们感激地承认失败的2021年开放项目力学和工程防灾、四川省重点实验室,不。FMEDP202110。