岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (1): 141-146.doi: 10.16285/j.rsm.2018.2253

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

加荷条件下软黏土的孔隙演化特征

孙红,宋春雨,滕慕薇,葛修润   

  1. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院,上海 200240
  • 收稿日期:2018-12-17 修回日期:2019-05-05 出版日期:2020-01-13 发布日期:2020-01-05
  • 作者简介:孙红,女,1970年生,博士,副教授,主要从事土力学与基础工程方面研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No.41572255,No. 51678361)

Pore evolution characteristics of soft clay under loading

SUN Hong, SONG Chun-yu, TENG Mu-wei, GE Xiu-run   

  1. School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
  • Received:2018-12-17 Revised:2019-05-05 Online:2020-01-13 Published:2020-01-05
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41572255, 51678361).

摘要: 开展上海软黏土的宏微观三轴剪切试验,研究软黏土受荷状态下孔隙的演化特征。结果表明:局部变形在加荷初期就开始发生。随着荷载的增加,细碎团聚体增多,孔隙不断地扩展,生成大的贯通孔隙,孔隙定向排列明显,剪切带形成。微观结构参数与剪应力比呈非线性正相关关系,最大孔隙面积、孔隙比、孔隙各向异性率及分布分维数在受荷初期缓慢地增大,后期快速增大。应变为8%时,最大各向异性率达到0.68,最大孔隙比为1.96。剪切带附近的微观结构参数都大于带外值。在受荷过程中,土的微观结构发生劣化,软黏土变形过程分为损伤开始、损伤发展剪切带形成和土体破坏3阶段,微观结构的劣化与土的宏观力学特性紧密相联系。

关键词: 软黏土, 场发射电子扫描电镜, 剪切带, 孔隙, 分形维数

Abstract: Macroscopic and microscopic triaxial shearing experiments were carried out on Shanghai soft clay to study the evolution characteristics of pores under loading. The results show that local deformation occurs at the beginning of loading. With the increase of the loading, number of small aggregates increase, pores continually enlarge, interconnected pores occur, the pore orientation is obvious, and a shear band is formed. Microstructure parameters are nonlinearly positive to the shear stress ratio. The maximum pore area, void ratio, anisotropy ratio and fractal dimension of pores increase slowly at an initial loading stage, and then increase rapidly at the later stage. The maximum anisotropy ratio reaches 0.68 and void ratio is up to 1.96, when the axial stain is 8%. The microstructure parameters of shear band are larger than those outside the band. During the triaxial loading, soil microstructure deteriorates and the whole deformation process of soft clay is divided into three stages: damage initiation, damage developing and shear band formation, as well as soil failure. Microstructure degradation is closely related to macroscopic mechanical properties of soil.

Key words: soft clay, field emission scanning electron microscope (FESEM), shear band, pore, fractal dimension

中图分类号: TU 411
[1] 董林, 陈强, 夏坤, 李彦苍, 李燕, 王晓磊. 细粒土黏性对液化与循环软化特性影响研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(S1): 228-237.
[2] 沈扬, 沈嘉毅, 梁晖, 樊科伟. 基于3D打印技术的仿真钙质砂三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2353-2362.
[3] 刘先珊, 孙梦, 郑志伟, 熊振瑀, 于明智, 曹伊婷, 宋昱霖, 黄子宣, . 复杂孔隙介质两相驱替模式及驱替效率研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(8): 2363-2375.
[4] 倪睿思, 肖世国, 吴兵, 梁瑶, . 基于非线性井阻的饱和软弱土无砂增压式真空预压分析方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(7): 2160-2172.
[5] 芮瑞, LIN A H, 杨俊超, 杨硕, . 被动活动门试验中的土拱效应演化规律[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1657-1666.
[6] 吴婷, 杨志兵, 胡冉, 陈益峰, . 细颗粒运移与孔隙堵塞对两相渗流特性的影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1755-1764.
[7] 陈一纬, 董平川, . 饱和各向异性裂缝型岩石中波的频散和衰减[J]. 岩土力学, 2025, 46(6): 1934-1942.
[8] 杨柳, 吉明秀, 赵艳, 耿振坤, 李思源, 马雄德, 张谦, . 致密砂岩孔隙结构对两相驱替特征及CO2封存效率的影响机制[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1187-1195.
[9] 唐先习, 张徐军, 李昊杰, . 钢渣-煤矸石地聚合物固化黄土的力学特性评价与固化原理分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1205-1214.
[10] 董建华, 杨博, 田文通, 吴晓磊, 何鹏飞, 赵律华, 连博, . 新型防液化抗滑桩研发与地震响应振动台模型试验研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1084-1094.
[11] 常仕奇, 董晓强, 刘晓凤, 李江山, 刘晓勇, 张豪儒, 黄寅豪, . 水位变动引发干法赤泥堆场坝体失稳的模型试验与数值模拟研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(4): 1122-1130.
[12] 元志镕, 蒋水华, 常志璐, 向晖, 刘玉伟, 黄劲松, . 考虑初始含水率非均匀分布及孔隙水重分布的边坡可靠度分析[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 1001-1012.
[13] 许庆钊, 史文豹, 常聚才, 苗壮, 闫澳运, 李传明, 齐潮. 不同加载速率含水煤样力学响应及宏微观破坏机制研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 881-893.
[14] 邓汉鑫, 武东生, 王晓光, 王东坡. 非均质孔隙介质中循环驱替对两相渗流及毛细捕获的影响[J]. 岩土力学, 2025, 46(2): 505-514.
[15] 刘少华, 夏才初, 徐英俊, 徐晨, . 高内气压作用下岩石破裂特性研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3431-3440.
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