飽和細(xì)粒土固結(jié)過程的三維孔隙演化特征*

劉治清 宋 晶 楊玉雙 任玉琦

LIU Zhiqing① SONG Jing① YANG Yushuang② REN Yuqi③

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飽和細(xì)粒土固結(jié)過程的三維孔隙演化特征*

劉治清①宋 晶①楊玉雙②任玉琦③

孔隙作為軟土的重要組成單元，在軟土性質(zhì)發(fā)生改變時其變化最直接、最明顯。研究軟土固結(jié)過程中孔隙演化特征，對于認(rèn)識軟土排水固結(jié)機制具有重要理論意義。本文對大亞灣飽和細(xì)粒土在梯度壓力下的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行微納米尺度定量分析：將圓柱形土樣進(jìn)行真空冷凍升華干燥，利用同步輻射顯微CT獲取分辨率1.625μm的二維切片，應(yīng)用Avizo軟件的灰度閾值截斷法將二維切片重建三維結(jié)構(gòu)，采用形態(tài)學(xué)算法對三維孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行量化和表征。研究表明：自沉狀態(tài)下超過90%孔隙的等效直徑為4～10μm，只有少數(shù)孔隙的等效直徑大于40μm； 土樣在100kPa壓力作用后，大孔隙數(shù)量迅速減小，小孔隙數(shù)量迅速增加，表明初始狀態(tài)下孔隙對壓力最為敏感； 大中孔隙容易被壓縮消滅或被分裂為小微孔隙； 隨壓力增加孔徑變化趨于平緩，小孔隙和微孔隙占優(yōu)勢，孔隙的抗壓能力與大小成反比。經(jīng)梯度壓力作用后土體從絮凝結(jié)構(gòu)逐漸變成片疊結(jié)構(gòu)，顆粒之間平行排斥，孔隙豐度逐漸減小，形狀變得細(xì)長，方向趨于水平。本研究利用同步輻射顯微CT技術(shù)結(jié)合三維可視化軟件Avizo，建立具有真實孔隙結(jié)構(gòu)特征的軟土三維模型，從微納米尺度分析了飽和細(xì)粒土的固結(jié)蠕變機理。

飽和細(xì)粒土 同步輻射顯微CT Avizo三維重構(gòu) 孔隙特征

LIU Zhiqing①SONG Jing①YANG Yushuang②REN Yuqi③

0 引 言

近年來吹填造陸已經(jīng)成了沿海地區(qū)緩解土地資源緊張的有效手段，把港口建設(shè)時挖掘出的軟土進(jìn)行吹填造陸，既能提高土地資源的有效利用又能節(jié)約建設(shè)成本。……