长春地铁二号线建设层粘性土微观结构研究

【摘要】土体的微观结构与其强度等宏观力学性质有着密不可分的联系。在实际工程中，人们往往十分关注土体所变现出来的宏观性质而忽视了土体微观结构对其物理力学性质的影响。本文以长春地铁二号线建设层粘性土为研究对象，以试验为主要手段，对长春粘性土固结前后微观结构变化规律进行研究。本文主要结论如下：（1）根据X射线衍射（XRD）试验、X射线荧光衍射（XRF）试验，土样中主要矿物成分为石英、长石、高岭石、伊利石、绿泥石，不同埋深土样化学成分差异较小。（2）利用扫描电镜（SEM）对原状土样的微观结构进行定性研究，结果表明固结前土样颗粒大多呈片状结构，以边-边、边-面为主，孔隙明显，固结压力作用后，颗粒以边—面、面—面接触为主，接触更加紧密。（3）结合扫描电镜（SEM）试验、压汞试验和数字图像处理技术对固结前后土样微观孔隙结构进行定量研究。固结前土样以小孔隙为主，在固结压力作用下，土样中大孔隙减少，小孔隙增多，孔径分布范围减少，孔隙半径趋于均一化。水平切面土样和竖直切面土样均表现出相似的变化规律，但水平切面土样孔隙半径、孔隙数量以及孔隙面积变化更快，变化趋势更加明显，土样在孔隙分布上表现出各向异性。（4）基于SEM图像建立土样三维模型，并计算其三维孔隙率。分析可知，在固结压力作用后，土样孔隙率减小，土颗粒接触更加紧密。随着固结压力的增加，土样的孔隙率迅速减小，原始结构体系迅速发生破坏，形成更加稳定的新结构。SEM图像分析与压汞试验相结合，能够更好的揭示土样在固结过程中微观结构变化规律。
【作者】封帆；
【导师】张彬；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），建筑与土木工程，2014，硕士
【关键词】粘性土；微观结构；SEM；数字图像处理；三维重构；

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