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1、人工土固結(jié)過程中微觀結(jié)構(gòu)效應(yīng)研究周暉(廣州城建職業(yè)學(xué)院，廣州510925)摘要：通過定量分析固結(jié)人工土的微觀結(jié)構(gòu)，研究非黏土礦物與黏土礦物對(duì)土體微觀結(jié)構(gòu)(顆粒和孑L隙)變化的影響。經(jīng)ESEM圖片比對(duì)分析后發(fā)現(xiàn)：非黏土礦物長(zhǎng)石試樣顆粒較大，粒間大多以面一面連接，結(jié)構(gòu)較致密，加載后，大顆粒碎散成小顆粒，顆粒平均粒徑減小，圓形度提高，顆粒定向性變化較大而其分布分維數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)；黏土礦物高嶺土試樣顆粒較小，粒間大多以邊一邊、邊一面連接，孔隙較多，加載后，團(tuán)聚現(xiàn)象明顯致使顆粒平均粒徑增大，圓形度降低，孔隙也逐漸向團(tuán)聚單元體內(nèi)部孔隙轉(zhuǎn)變，在加載初期(P<100kP
2、a)，顆粒與孔隙的定向概率熵與分布分維數(shù)均明顯下降，之后趨于穩(wěn)定。關(guān)鍵詞：非黏土礦物；黏土礦物；微結(jié)構(gòu)；定向概率熵；分一～l一。布一～分一維一～．商咖泖數(shù)一～一～吣一㈣一一～抵～一一～～～一一一～一．～一一～～一岫一～MICRoSTRUCTUREEFFECTSoFARTIFICIALSoILINTHECoNSoLIDATIoNPRoCESSZhouHUi(GuangzhouCityConstructionCollege，Guangzhou510925，China)0引言微觀結(jié)構(gòu)定量分析，研究土體受到荷載作用后，非黏土的固相礦物成分比較復(fù)雜，一般由各種結(jié)晶
3、土礦物與黏土礦物對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)(顆粒單元體和孔質(zhì)的非黏土和黏土類礦物、非晶體質(zhì)材料、有機(jī)物以隙)變化的影響。及沉淀析出的鹽類等幾部分組成，其工程土體成分1試樣及其制備中的絕大多數(shù)為無機(jī)質(zhì)結(jié)晶的非黏土和黏土礦物。1．1試樣制備長(zhǎng)期的工程實(shí)踐表明，雖然工程土體成分本試驗(yàn)用土包括非黏土礦物長(zhǎng)石和黏土礦物高中非黏土礦物含量往往比黏土礦物含量多得多，但嶺土。除了利用常規(guī)土工試驗(yàn)測(cè)試其主要物理力學(xué)是后者對(duì)土體性狀的影響程度卻遠(yuǎn)超前者，其深層參數(shù)外，還運(yùn)用Mastersizer2000型激光粒度分析儀次的原因還在于兩者微觀結(jié)構(gòu)的巨大差異。當(dāng)土體測(cè)試兩種人工土的體積平均粒
4、徑和表面積平均粒中有黏土礦物存在，較小的黏土礦物顆粒會(huì)包裹在徑，測(cè)量范圍為0．02～2000m，測(cè)試方法為濕法。非黏土礦物顆粒的表面，使得非黏土礦物顆粒之間不能直接接觸，從而黏土礦物得以控制土體的性狀。作者：周暉，女，1979年出生，博士研究生，講師。當(dāng)土體受到固結(jié)荷載作用時(shí)，由于其中黏土礦物的E—mail：zhouhuianhui@126．eom作用，促進(jìn)了土顆粒間的相互運(yùn)動(dòng)，增大了土體的壓收稿日期：2012—02—28縮性。通過對(duì)不同礦物成分配比的固結(jié)人工土進(jìn)行工業(yè)建筑2012年第42卷第8期表1為兩種人工土的主要物理力學(xué)參數(shù)和平均粒兩種礦物混合試樣
5、，其孔隙比介于純礦物試樣之間，徑。根據(jù)粒度分析結(jié)果，長(zhǎng)石和高嶺土的平均粒徑說明兩種礦物混合后，由于顆粒粒徑更不均勻，級(jí)配達(dá)到微米級(jí)，均屬于極細(xì)顆粒土。變好使得微觀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。1．3ESEM樣品制備表1土的主要物理力學(xué)參數(shù)及平均粒徑Table1Themainphysicalandmechanicalparameters將固結(jié)前和各級(jí)荷載后的土樣分別制備ESEMandtheaverageparticlesizeofthesoilmaterials樣品。，放入Quanta200環(huán)境掃描電子顯微鏡的觀測(cè)倉(cāng)中，選擇試樣豎直斷面為觀測(cè)面，控制倉(cāng)內(nèi)溫度5℃，壓力65
6、0Pa。對(duì)各試樣樣品進(jìn)行微觀觀測(cè)并拍攝ESEM圖片，如圖2所示。2土體固結(jié)過程的微結(jié)構(gòu)效應(yīng)注：體積平均粒徑，即具有此粒徑的顆粒的體積正好等于所有顆粒的體積的平均值；表面積平均粒徑，即具有此粒徑的顆粒2．1微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)特征分析的表面積正好等于所有顆粒的表面積的平均值。土體結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)特征，即顆粒單元體或孑L隙為研究礦物成分對(duì)加載后土體微觀結(jié)構(gòu)的影的大小、形狀、表面特征及其定量化的比例關(guān)系，如響，依據(jù)礦物成分配比共制作了4組試樣，試樣成分顆粒單元體或孔隙的粒徑(分布)、孔徑(分布)、周及其物理性質(zhì)如表2所示。長(zhǎng)和總面積、形狀系數(shù)等。由圖2可見，P=0kPa時(shí)
7、，非黏土礦物試樣與黏表2試樣成分及物理性質(zhì)土礦物試樣在微觀形態(tài)上存在明顯差異。長(zhǎng)石試樣Table2Samplecompositionandphysicalproperties(Y1)顆粒較大，棱角分明，粒間大多以面一面方式連接，相互嵌固，較多的碎屑填充于大顆粒之間，孔隙少而結(jié)構(gòu)較致密；高嶺土試樣(Y2)顆粒較小，無明顯棱角，有較多顆粒以聚合體形式存在，個(gè)別呈片狀，粒問多以邊一邊、邊一面方式連接，孑L隙分布多；兩種礦物混合試樣(Y3、Y4)中較大的長(zhǎng)石顆粒被較小的高嶺土顆粒包裹，使大部分長(zhǎng)石顆粒間不能直1．2常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)接接觸，粒間嵌固作用明顯減弱，有較多
8、團(tuán)聚在一起根據(jù)常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)中土體壓縮量與時(shí)間關(guān)系可的顆粒單元體存在，隨著高嶺土含
