盐溶液饱和粘土的直剪试验研究
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饱和黏性土抗剪强度的试验方法饱和黏性土抗剪强度的试验方法是重要的土力学试验之一,它可以测试土壤的强度和变形性质。
在建筑、道路、桥梁等工程中,对土壤的强度和变形性质需要进行精确的测量和评估,从而确保工程的稳定性和安全性。
饱和黏性土的定义饱和黏性土是指含水量丰富、粘性较强的土壤,其黏性主要来自粘土矿物的存在。
这种土壤在干燥状况下会变得相对坚硬,但在含水量充足的情况下会变得非常软弱,因此在工程中使用这种土壤时需要进行充分的试验和评估。
饱和黏性土的抗剪强度测试饱和黏性土的抗剪强度测试是衡量其稳定性和变形性质的重要指标之一。
抗剪强度指的是土壤在受到剪切力后所能承受的最大力量。
试验时,需要通过使用剪切箱或直剪仪等设备,对样品施加剪切力,然后记录下土壤达到最大剪切强度的状态。
饱和黏性土的抗剪强度测试方法饱和黏性土的抗剪强度测试方法有多种,具体选择哪种方法取决于所需评估的土壤性质和精度要求。
以下是常用的两种方法:1.标准剪切试验法:这种方法是一种较为简单和常用的试验方法,通常使用标准型号的剪切箱设备。
在试验中,需要将土样分别放在剪切箱两侧,在施加不同的剪切力和正应力的情况下,记录下土样的应变和剪切强度数据,然后分析数据得出土壤的抗剪强度。
2.直剪试验法:这种方法则是在一个方形或圆形的试样上用两个振动器施加剪切力,直接测量土样的剪切强度。
这种方法可以排除唇槽效应和剪切箱体积变化的影响,因此具有更高的精度。
不过,直剪仪的设备较为昂贵,所以在实际应用中的使用比较有限。
结语饱和黏性土抗剪强度的试验方法是土力学试验中的一个重要内容。
通过对土壤的强度和变形性质进行准确评估,能够为工程的设计和施工提供重要的参考依据,确保工程的安全性和稳定性。
在应用试验方法时需要根据具体情形灵活选择,以达到最准确的结果。
土的直剪实验研究报告【摘要】土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力,其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。
【关键词】实验目的:掌握土的室内直剪试验方法,并运用库仑——莫尔强度理论确定土的抗剪强度参数c、τ值,了解c和τ值在工程中的应用。
基本原理:土的抗剪强度是指土体抵抗剪应力破坏时的极限能力。
土体内某一面上的抗剪强度就是该面两侧的土体发生滑动的最大阻力,这一阻力是由内摩擦角和内聚力所组成,可近似地用库仑公式表示如下:粘性土τ=σtanυ+C非粘性土τ=σtanυ式中:τ—土体抗剪强度(kPa);σ—承受的垂直压力(kPa);υ—内摩擦角(°);c—粘聚力(kPa)。
仪器设备:1.应变控制式直剪仪:由剪切盒、垂直加载装置等组成(如图1)2.环刀:高度20mm,内径61.8mm。
3.天平:感量0.1g、称量500g;4.百分表:量程10mm;5.其它辅助工具:环刀、削土刀、秒表、透水石、滤纸等。
图一试验方法:直剪实验一般可以分为:慢剪固结慢剪和快剪三种试验方法。
1 慢剪试验先使土样在某一级垂直压力作用下,固结至排水变形稳定,在以小于每分钟0.02mm的剪切速度缓慢施加水平剪应力,在施加剪应力的过程中,使土样内始终不产生孔隙水压力,用几个土样在不同垂直压力下进行剪切,将得到有效应力抗剪强度参数和值,但历时较长,剪切破坏时间可按下式估算:始终——达到破坏所经历的时间——固结度达到50的时间2 固结快剪实验先使土样在某一级垂直压力作用下,固结至排水变形稳定,再以每分钟0.8mm的剪切速率施加剪力,直至破坏,一般在3~5min内完成,适用于渗透系数小于的细粒。
由于时间短促,剪力所产生的超静水压力不会转化为粒间的有效应力,用几个土样在不同垂直压力下进行慢剪,便能求得抗剪强度参数与值,这种值称为总应力法抗剪强度参数。
3 快剪实验采用原状土样尽量接近现场情况,以每分钟0.8mm的剪切速率施加剪力,直至剪坏,一般在3~5min内完成,适用于渗透系数小于的细粒土。
土凝岩改良盐渍细砂土直剪试验及边坡稳定性研究土凝岩改良盐渍细砂土直剪试验及边坡稳定性研究摘要:土凝岩是一种利用粉煤灰、水泥和石灰混合而成的复合材料,具有材料成本低、稳定性较好等特点。
本文主要通过直剪试验和边坡稳定性研究来探究土凝岩对盐渍细砂土的改良效果及其对边坡稳定性的影响。
结果表明,土凝岩改良后的盐渍细砂土的剪切强度和抗侧移性能显著提高,边坡稳定性得到明显改善。
关键词:土凝岩;盐渍细砂土;直剪试验;边坡稳定性引言:盐渍土是指土壤中含有过多的可溶性盐分,这种土壤具有较高的电导率和较差的工程性质。
盐渍土的存在对土地利用和工程建设造成了很大的困扰。
因此,对盐渍土进行改良是一项紧迫的任务。
土凝岩是一种新型的改良材料,在土木工程中已有广泛应用。
本文旨在通过实验研究,探究土凝岩对盐渍细砂土的改良效果及其对边坡稳定性的影响,为盐渍土的治理提供一种可行的方法。
1. 试验方法1.1 材料准备本实验选取盐渍细砂土作为改良对象,土凝岩作为改良材料。
盐渍细砂土样品由野外采集,并经过筛分处理。
土凝岩按照一定的配比制备而成。
1.2 直剪试验在直剪试验中,将不同比例的土凝岩添加到盐渍细砂土中,制备不同改良土样。
然后,将改良土样用压实器进行压实。
最后,使用直剪试验仪进行剪切测试,并记录土样的剪切强度和变形情况。
1.3 边坡稳定性研究在边坡稳定性研究中,选取一条具有一定倾角的边坡作为试验对象。
首先,在边坡中挖取土样,并进行土凝岩改良。
然后,在改良后的边坡上进行倾斜试验,并记录边坡的稳定性指标,如位移量和裂缝发展情况等。
2. 试验结果与分析2.1 直剪试验结果通过直剪试验可以得到土凝岩改良后盐渍细砂土的剪切强度和变形情况。
结果显示,随着土凝岩掺量的增加,改良土样的剪切强度逐渐提高。
此外,改良土样的变形量明显减少,表明土凝岩可以有效改善盐渍细砂土的工程性质。
2.2 边坡稳定性研究结果边坡稳定性研究结果显示,土凝岩改良后的边坡稳定性得到明显改善。
nacl溶液对土体持水特性影响的试验研究近年来,由于全球气候变化导致全球气候变暖,干旱现象不断出现,农业在不断受到物质、水分和营养元素的供给短缺。
在此背景下,适度增加土壤盐分,有利于改善土壤湿度,是当前全球化的解决方案之一。
NaCl溶液是一种盐类溶液,通常用作作物的叶面喷施,可改善农田土壤的湿度,改善缺氧现象,从而提高作物产量。
此外,这种浓度较低的NaCl溶液还可以帮助土壤发挥持水特性。
为了深入研究NaCl溶液对土壤持水特性的影响,本研究开展了一系列试验,采用室内实验模拟真实环境,对不同浓度的NaCl溶液喷淋后,土壤持水特性的变化作出详细分析。
实验土壤采自四川省成都市成渝西路地段,具有良好的水分供应,流动性好,土壤中营养元素和活性有机物含量较高。
试验中,土壤添加NaCl溶液,分别为0、0.1、0.3、0.5、1.0和2.0浓度。
经过室内模拟,对土壤湿潮度和持水量进行测量,并作出分析。
结果表明,零浓度NaCl溶液的土壤湿潮度明显高于其他浓度的土壤湿潮度,说明NaCl溶液能够促进土壤的吸附湿润。
提高NaCl溶液浓度,湿潮度和持水量逐渐降低,渗透系数增加。
当NaCl的浓度高达2.0时,持水量和渗透系数有明显降低,说明NaCl溶液过高会抑制土壤持水能力,进而影响农作物生长发育。
因此,为了有效改善农田土壤湿潮度,且不影响土壤持水特性,应小心添加NaCl溶液,准确控制其浓度,以降低土壤吸附湿潮度,提高土壤湿潮度,提高农作物产量。
综上所述,本研究认为NaCl溶液具有改善土壤湿度和持水量的作用,但是不宜过高,应适当添加NaCl溶液,以最大程度发挥它的改善作用。
在进行增盐处理时,应考虑增盐程度,准确控制盐分浓度,提高作物的抗旱能力,保证土壤的合理性,从而实现可持续的农业发展。
总之,NaCl溶液是一种有效的解决方案,但它的改善能力受到浓度的控制。
土壤改良有利于土壤质量及合理利用,可以更有效地实现可持续农业发展目标。
[M>2020^------------------------------------------------------------y 术饱和黏性土抗剪强度的试验方法谷雯雯柴晨迪(浙江建设职业技术学院,浙江杭州311231)摘 要:现阶段的工程建设中,饱和黏性土的应用是细节上的组成部分。
一般而言,饱和黏性土的工程 特性,与自身的应力状态,表现出密切的关系。
在自然状态的影响下,地基土的固结应力状态设定,以及工程设计的工况应力状态分析,是针对地基土进行抗剪强度测试必须考虑的内容。
饱和黏性土的抗剪强度试验,需加强多方面的技术指标掌握,对饱和黏性土的体系更好的强化,减少潜在性的不足,提高饱和黏性土的质量。
关键词:饱和;粘性土;抗剪强度;试验文章编号:2095 -4085(2020)09 -0068 -02当前的工程使用方面,对饱和黏性土的依赖性较高,由于该材料的特性指标,因此在使用的过程中, 需要加强调整和优化。
饱和黏性土的工程特性比较突出,重塑土样很难正确的模拟土体的沉积历史、固结历史,建议在测试的过程中,采用原位试验的方法,或 者是采取原状土的室内测试方法来完成,由此针对饱和黏性土的内部了解、夕卜部应用,得到正确的结论。
1室内试验确定抗剪强度的方法及指标(图1) 1. 1地基土的原始状态及抗剪强度指标地基建设过程中,土壤的使用具有很大的影响 力,正常的固结土抗剪指标调整、超固结土抗剪强度的指标,二者的差异性分析等,想要得到更加精确的 结果,有必要开展饱和黏性土的测试分析。
试验过程中,选择的土样来自于工程建设区域的地段。
图1 土的应力历史及抗剪强度作者简介俗雯雯(1987-),女,汉族,宁波余姚人,本科学历。
研究方向:建筑材料。
从测试的结果来看,土工试验针对地基土的抗剪强度指标,能够得到一个相对正确的结果。
但是,试 验过程中,覆盖的压力范围,需要考虑到前期的固结 压力影响,以此作为覆盖压力的限制性范围来设计。
2013 年 8 月第 8 期 总第 482 期水运工程Port & Waterway EngineeringAug. 2013No. 8 Serial No. 482收稿日期:2013-01-11作者简介:胡伟娜(1981—)女,工程师,主要从事岩土测试工作。
剪切速率对饱和粉质黏土快剪指标影响分析胡伟娜1,潘 璇 2,寇明珠3,刘永胜1(1. 中交水运规划设计院有限公司,北京 100007;2. 上海市城市建设设计研究总院,上海 200125;3. 大连九成测绘企业集团,辽宁 大连 116400)摘要:直接剪切试验在国内应用广泛,其试验指标除了与土样自身的性质有关外,还与试验的参数条件有很大关联。
以河北省曹妃甸地区的饱和低塑性粉质黏土为研究对象,通过对不同试验手段取得的试验指标的统计分析,说明剪切速率对快剪指标的影响,认为对饱和低塑性粉质黏土进行快剪试验时采用较大的剪切速率(2.4mm/min )为宜。
关键词:快剪;速率;固结;低塑性;饱和粉质黏土;抗剪强度;粘聚力;摩擦角中图分类号:U 655.54 文献标志码:A 文章编号:1002-4972(2013)08-0173-05On shear rate on saturated silty clay test results in direct shear testHU Wei-na 1, PAN Xuan 2, KOU Ming-zhu 3, LIU Yong-sheng 1(1. CCCC Water Transportation Consultants Co., Ltd., Beijing 100007, China; 2. Shanghai Urban Construction Design & ResearchInstitute, Shanghai 200125, China; 3. Dalian Jiucheng Surveying & Mapping Enterprise Group, Dalian 116400, China)Abstract: The direct shear test is widely used in China. Besides the soil samples ’characteristics impact, the direct shear test is also greatly related to the parameter conditions. This paper studies the quick shear indicators of saturated silty clay with low plasticity from Caofeidian in Hebei province. Based on the statistical analysis of test indicators obtained by different test methods, we know the impact of the shear rate in the quick shear indicators andsuggest the higher shear rate (2.4 mm/min) on saturated silty clay with low plasticity quick shear test.Key words: quick shear; shear rate; consolidation; low plasticity; saturated silty clay; shear strength; cohesion;friction angle土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力,是土的重要的力学性质之一。
盐溶液对膨润土干燥收缩特性的影响研究膨润土是一种具有多种结构和力学特性的多孔介质,它具有优异的水溶性、填充性、抗剪性和耐久性,在岩土工程、水文地质学、土木建筑和环境工程中应用较广泛。
随着环境温度的变化,它会发生干燥收缩而变形,这一过程会对构筑物产生破坏性作用。
因此,有必要研究膨润土在受盐溶液影响时的干燥收缩特性,以了解有关影响因素和建立相应的保护措施。
膨润土含有较多的水,它受水平衡状态的影响,其吸附特性又受温度、压力、pH值、盐溶液排斥力等因素的影响。
然而,在不同的环境条件下,它会随着水平衡状态的变化而发生变形,最常见的形式就是干燥收缩,因此了解和预测膨润土在不同水平衡状态下的干燥收缩特性就显得尤为重要。
研究表明,膨润土在受到水平衡状态产生影响时,其干燥收缩特性会受到不同因素的影响,主要包括:膨润土的孔隙结构、温度、气压、含水量和盐溶液排斥力等。
其中,盐溶液排斥力是影响膨润土干燥收缩行为的主要因素,可以通过控制土壤水分组成来增加对盐溶液的抵抗力,从而延缓干燥收缩的发生。
因此,为了更好地了解膨润土受盐溶液排斥力影响时的干燥收缩特性,本研究从理论分析和实验研究的角度出发,通过对大量膨润土样品的实验测试,分析其表观密度、孔隙结构、温度、气压、水分组成和盐溶液排斥力等因素,以探索土壤干燥收缩特性。
首先,本研究根据《中国岩土力学采样方法和研究》(第二版,2006)等文献,采集了各种类型的膨润土样品,测定其表观密度、孔隙结构和水分组成。
然后采取快速重量法,测定每个样品在恒定温度(25℃)下的干燥收缩量,随后改变温度,再次测定干燥收缩量,以评价膨润土在不同温度下的干燥收缩特性。
接着,本实验设计了2种不同含盐量的盐溶液,分别以0.1mol/L 和0.5mol/L为标准含量,应用于实验样品,采用快速重量法测定其因受盐溶液排斥力而发生的干燥收缩量。
最后通过多元线性回归分析的方法,研究膨润土受盐溶液排斥力影响时的干燥收缩特性;同时进行实验模拟,模拟不同水平衡状态下的膨润土干燥收缩行为,以期更准确地预测实际施工环境中膨润土的干燥收缩特性,为防止其受到盐溶液排斥力影响而发生损坏,找到合理的防护措施提供参考。
直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法,通常采用四个试样,分别在不同的垂直压力下,施加水平剪切力进行剪切,测出破坏时剪应力,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标:内摩擦角φ和粘聚力c。
二、实验原理:土的破坏都是剪切破坏,土的抗剪强度是土在外力作用下,其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时,便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比;粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外,还决定于土的粘聚力。
土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验设备:1.应变控制式直剪仪:由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。
2.其它辅助设备:百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。
四、实验步骤:1.按要求的干密度,称出一个环刀体积所需的风干试样。
本实验使用扰动土试样。
制备四份试样,在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石,将上下盒对准,插入固定销。
3.将试样徐徐倒入剪切容器内,在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。
4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止,将百分表的长针调至零,即R=0。
5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。
6.拔去固定销,以8s/r的均匀速率转动手轮,使试样在3--5分钟内剪破。
剪破标准:(1)当百分表读数不变或明显后退,(2)百分表指针不后退时,以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度,这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。
7.卸除压力,取下加力框架、钢珠、加压盖等,倒出试样,刷净剪切盒。
8.重复2-7步骤,改变垂直压力,使分别为200、300、400kpa进行试验。
五、数据分析:14 94.8 185.2 234.15616 96.8 223.2 239.09618 97.6 262.4 241.07220 97.6 302.4 241.07222 97.6 342.4 241.07224 97.6 382.4 241.07226 97.6 422.4 241.072剪切位移为4mm时对应的剪应力(kpa)即抗剪强度如下表:100 61.26200 121.03300 181.79400 241.07由图可知:抗剪强度指标:C=10,φ=31.2THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议,策划案计划书,学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载,资料仅供参考。
含盐量对滑坡粘性土强度影响的试验研究本文以滑坡带粘性土为研究对象,开展了不同溶液离子浓度下的直剪试验,探讨孔隙含盐量变化对土体强度特性的影响。
结果表明,土体含盐量的变化对粘性土强度影响显著,且变化趋势与上覆压力大小相关;同时,随含盐量增加内摩擦角略增大,而粘聚力减小。
上述试验结果归因于盐溶液通过水土化学作用除抑制扩散双电层发育外,还会改变粘性土的组构(孔隙状态和结构),进而对剪切过程中变形破坏的形式及强度特性造成影响。
标签:滑坡带粘性土;含盐量;剪切强度1 概述滑坡作为人类生活中常见的地质灾害,造成大量人员伤亡及财产损失。
由于诱导滑坡发生的因素及作用机理的多变性和复杂性,准确预测滑坡的发生比较困难[1,2]。
因此,滑坡一直是世界各国研究的重要地质和工程问题之一。
目前,国内外学者在此方面已开展了大量的相关研究。
文献[3]通过对滑坡体实例的数值模拟研究,揭示了边坡变形破坏受降雨影响的特征,并提出在进行破坏计算中应考虑降雨入渗的影响。
文献[4]通过开展蒸发和降雨条件下模型对边坡稳定性进行了研究,得出降雨与蒸发对边坡的表层滑动土体的稳定性具有显著影响,而对深层滑动土体的影响相对较小。
文献[5-7]研究了降雨强度、历时、前期降雨、土体渗透特性以及降雨类型等降雨因素对边坡稳定性的影响。
上述文献大多集中对不同降雨要素下边坡土体稳定性进行研究。
但岩土体,尤其是粘性土,其固体骨架通常带电。
当它与水充分接触时,因粘土颗粒和水分子均存在不平衡的电荷,且水中包含着各种离子,使得在粘粒-水-电系统间存在显著的相互作用力[8]。
在环境荷载作用下,粘性土将表现出极为复杂的化学-力学耦合效应。
而对其相互作用机制的研究工作还缺乏系统深入,这已严重地制约了许多重大工程问题的有效解决。
基于此,本文通过选择滑坡带粘性土为研究对象,开展了一系列NaCl含量即不同孔隙溶液离子浓度下粘性土的直剪试验,探讨了土体孔隙含盐量对滑坡粘性土强度的影响,得出孔隙溶液离子浓度与土体抗剪强度指标之间的关系。
盐溶液饱和粘土的直剪试验研究【摘要】在钻孔井壁失稳、核废料处置、库岸滑坡等特殊岩土工程中,孔隙水溶液组分和浓度对土体强度存在重大影响。
本文利用直接剪切试验研究了不同浓度盐溶液饱和粘土的强度特性,得出了以下结论:盐溶液饱和粘土能使其固结状态发生改变,随着盐分浓度的增加,土体可以从超固结状态转变为正常固结状态,甚至转变欠固结状态,发生所谓的化学固结;盐溶液浓度的增加可以提高内摩擦角,降低粘聚力,两个强度指标的不同变化控制了土体在不同竖向压力、浓度范围下的强度的不同演变规律。
【关键词】饱和粘土;盐溶液;强度The Research of Direct Shearing Tests on Clay Saturated by Salt SolutionYAN Rong-tao(College of Civil engineering and Architecture, Guilin University of Technology, Guiling Guangxi, 541004, China)【Abstract】In some special Geotechnical engineerings, such as the wall stability problem of well, the disposal of nuclear waste, the landslide of reservoir and so on, the species and concentration of porewater have significantly effect on the strength of clay. In this paper, direct shearing tests were preformed to study the strength characteristics of clay samples saturated by salt solution with different concentration. The experimental result shows exposing to salt solution could change the consolidation state of clay sample. With the increasing of salt concentration, clay can be transform from the overconsolidation state into the normal consolidation state, even into the under consolidation state which is likely to induce the chemical consolidation. Increasing of the salt concentration of pore water could rise the frication angle, but depress the cohesion of clay. Therefor, the different variabilities of strength indexs are combined to decide the changing trend of strength of clay saturated by Salt Solution.【Key words】Saturated Clay; Salt Solution; Strength0引言在一些特殊的岩土工程问题中,土体孔隙水溶液组分和浓度会发生一些改变,这种变化对土体的力学强度存在重大影响[1-3]。
例如,在钻探过程中,护壁泥浆会改变原有孔隙水的组分以及浓度,导致井壁土体的力学强度发生改变,可能导致井壁的失稳坍塌;核废料处置库中核素等溶质迁移引起孔隙水组分、浓度的变化,改变缓冲材料的力学强度性质,导致原有评估的失效,甚至有可能发生核泄露;水库周期性的水位升降必然会引起孔隙水溶质的动态变化,从而改变了库岸土体的强度特性,为库岸滑坡提供了可能性条件。
因此,探究水溶液组分和浓度变化对土体强度的影响规律和影响机理是一个急待解决的问题。
目前关于水溶液组分和浓度变化对力学特性的影响展开了一些研究,主要集中于对液塑限、压缩性等力学指标,针对于土体强度的研究还处于起步阶段。
Warkentin & Yong [1]利用直剪试验研究了钠离子、钙离子不同浓度溶液对膨润土、高岭土强度的影响规律,认为盐溶液饱和土体会降低土体强度,并且试图揭示其影响机理。
Di Maio & Fenelli [2]通过试验认为由于盐向土体扩散使膨润土的强度产生了明显的改变,而高岭土强度却基本不受孔隙水组分的影响。
此外,很多学者也对不同水化学环境下土体的强度做了类似的试验研[3-8]。
为了充实盐溶液饱和土体的强度试验数据,建立强度受盐溶液饱和后的演化规律,揭示其作用机制,本文通过直剪试验研究了不同浓度氯化钠溶液饱和粘土的强度特性,这些试验数据必定为后期的理论研究一定的数据支持。
1试验介绍1.1试验方案本文采用不同浓度的NaCl溶液作为试验饱和溶液,在试样的制备和抽真空饱和都采用试验浓度的NaCl溶液,而后进行直接剪切试验研究强度的演变规律。
试验选用的试样干密度为1.6g/cm3,竖向压力和溶液浓度设置如表1。
1.2试验材料由于粘性土对于水化学环境变化非常敏感,并且为了体现试验效果,本试验选用粘性土进行试验。
粘性土具体物性指标如下:比重GS=2.67;液限为WL=41.7%、塑限为Wp=21.9%;颗分曲线如图1。
试验溶液采用NaCl溶液按照预定浓度制成。
图1试验粘土的颗粒分布曲线1.3剪切过程剪切采用常规的直剪仪,采用固结排水剪切模式。
固结时间一般为12h左右,每小时变形不超过0.005mm,判断固结完成。
固结完成后,采用0.01mm/min的剪切速率进行剪切,剪切过程中剪切应力-剪切位移曲线出现峰值,则取峰值作为强度;否则,取剪切位移为4mm对应的应力值作为土体的强度。
2试验结果2.1剪切应力-剪切位移曲线剪切应力-剪切位移曲线是直剪试验得出的最直接的试验数据。
为了比较不同浓度的盐溶液、不同竖向压力对试样剪切应力-剪切位移特性的影响,图2给出了50kPa、150kPa、350kPa和400kPa竖向压力下不同浓度(0M、0.01M、0.02M、0.05M、0.1M)盐溶液饱和粘土的剪切应力-剪切位移曲线。
在图2(a)中,根据其剪切应力-剪切位移曲线可以得出在50kPa竖向压力下试样会展现出不同程度的应力软化现象,也就是说试样处于不同程度的超固结状态,但是随着盐溶液的浓度的增大,这种应力软化效应、超固结程度会有明显的减弱,在盐溶液浓度达到0.05M时,基本没有了应力软化现象。
综合分析可知,随着盐溶液浓度的增大,可见试验试样从超固结状态到正常固结状态、甚至可能是欠固结状态的转化。
图2中,50kPa、150kPa竖向压力下和350kPa、400kPa竖向压力下的强度特性存在很明显的差别。
在50kPa、150kPa竖向压力下,随着盐溶液浓度的增大(0M~0.05M),强度显现出很明显的下降,并且具有很好的下降一致性。
50kPa 竖向压力下,0.01M、0.02M、0.05M盐溶液饱和粘土的强度下降幅度分别为10.7%、14.9%、40.1%;150kPa竖向压力下,0.01M、0.02M、0.05M盐溶液饱和粘土的强度下降幅度分别为2.75%、14.2%、24.5%。
然而,在竖向压力为350kPa、400kPa的情况下,盐溶液浓度对强度并没有很明显的影响,也没有很一致性的下降或是上升趋势。
(a)50kPa竖向压力下的剪切应力-剪切位移曲线(b)150kPa竖向压力下的剪切应力-剪切位移曲线(c)350kPa竖向压力下的剪切应力-剪切位移曲线(d) 400kPa竖向压力下的剪切应力-剪切位移曲线图2不同竖向压力、不同浓度盐溶液饱和粘土的剪切应力-剪切位移曲线2.2强度特征为了更进一步的分析剪切强度随盐溶液浓度的变化规律,本文在图3中给出了不同竖向压力下的强度随盐溶液浓度的演变规律。
很明显,在竖向压力为50kPa、100kPa和150kPa的情况下,剪切强度随着浓度的增大呈现出明显的下降,而在竖向压力为200kPa~400kPa的情况下,剪切强度基本上保持不变(可以采用水的势理论进行解释,在比较大的压力下,原有的吸附水获得了较高的水势也转化成自由水,使原有的双电子层变薄)。
这与Warkentin & Yong [1]对蒙脱土和高岭土进行直剪试验得到的结论一致的,即随着盐溶液浓度的变大,剪切强度降低。
但是,现在的一些试验却存在于此相反的试验,即随着盐溶液浓度的变大,剪切强度呈现不同幅度的升高[1-3]。
图3剪切强度随浓度的变化规律Fig 3The variation of shearing strength with concentration强度指标分析是岩土力学强度分析中非常关键的一环。
图4给出了粘聚力和内摩擦角随盐溶液浓度的变化情况,随着孔隙水盐溶液的变大,粘聚力降低,内摩擦角呈上升趋势。
并且在粘聚力和内摩擦角的变化梯度逐渐变小,最后可能趋于一致。
目前针对于内摩擦角的变大趋势,已经可以利用电子双层吸附理论可以进行解释,也就是说孔隙水盐溶液浓度的变大,原有孔隙水的阳离子浓度变大,通过分子吸附/解吸附等水化学作用使电子双层变薄,斥力变小,颗粒之间具有更大的接触面积,同时接触面起伏不平,使内摩擦角变大[3-5]。
然而,对于粘聚力的变化,目前很难有具体的定论,因为它涉及到粒间连结力与结合水厚度两个方面,若电子双层厚,粒间连结力就比较弱,表现出来的粘聚力也就比较小,但是从结合水的角度上讲,电子双层厚度较大,克服弱结合水所做的功也就多些,这两者具有矛盾的效应[1]。
图4强度指标随浓度的变化规律Fig 4The variation of shearing strength indexes with concentration3结论本文采用NaCl溶液饱和粘土,研究了不同浓度盐溶液对粘土的强度的影响规律,并且结合前人的研究成果,探讨盐溶液对粘土的强度的影响机制。
经过研究分析,得出了以下结论:(1)盐溶液饱和粘土可以使土体的固结状态发生改变,随着盐分浓度的增加,土体可以从超固结状态转变为正常固结状态,甚至转变欠固结状态,发生所谓的化学固结;(2)在低竖向压力、低溶液浓度的情况下,土体强度随盐溶液浓度增大而减小;而在相对较高竖向压力或高溶液浓度情况下,土体强度随盐溶液浓度增大而变大;(3)随着盐溶液浓度的提高,内摩擦角随着变大,而粘聚力呈现相反的趋势,二者共同控制土体强度的变化。