海积软土赋存环境的变化对其细观结构的影响机理研究

主要用于工业及城市建设用地的大面积填海造陆工程活动以及随后的工程建设活动，在短时间内使海积软土的赋存环境发生了剧烈的变化。其显著标志有：削弱了地下水与海水的水力联系、滞缓了孔隙液化学组分的交换速率、在软土层顶面作用着大面积面状荷载。赋存环境的变化对软土的细观结构会有何种影响？对颗粒间的胶结程度、粒间接触状态、细观结构中的空隙形态等这几项控制软土水理及力学性质的指标有何种影响？项目围绕软土赋存环境变化会对软土的细观结构产生作用这一命题，通过对采取原状样和制备人工样的设计，注意从时空两个方面，将环境变化要素对软土细观结构的影响用土工试验、SEM图像分析数据进行剖析，揭示海积软土赋存环境变化要素与软土细观结构特征值之间的关系，建立关于海积软土力学性状变化趋势的分析模型、细观结构的蠕变模型、海积软土呈现不良工程性状的临界环境要素的预测模型。

主要用于工业及城市建设用地的大面积填海造陆工程活动以及随后的工程建设活动，在短时间内使海积软土的赋存环境发生了剧烈的变化。本项目以广西北部湾防城港市和钦州市吹砂填海场地海积软土为研究对象，对经受不同水化学组分浸泡液和上覆荷载二个环境要素耦合作用的土样进行固结、蠕变等试验，利用电感耦合等离子体发射光谱仪、压汞仪、扫描电镜、X衍射、材料阻抗测试仪等量测手段，从海积软土细观结构特征、结构强度及蠕变机理等方面对赋存环境变化前后土样的测试结果进行对比分析。通过上述试验方法和手段研究：(1)赋存环境变化对海积软土物理力学性状的影响机理；(2)赋存环境变化下海积软土细观结构特征的演变规律；(3)海积软土在填海造陆及后续建设活动下的蠕变机理。.本项目研究主要取得了以下进展：.（1）自行研发设计了一套将赋存环境变化要素“印记”到海积软土中的“浸泡—加载”联动试验装置，该装置由溶液浸泡系统、轴向加载系统以及轴向变形量测系统三部分构成，可用于模拟地下水化学组分与土体上覆荷载二个环境要素耦合作用对土体细观结构和力学性质所产生的影响，从而解决了在环境变化的平台上研究海积软土水理及力学性状的难题。.（2）建立了赋存环境变化要素与海积软土宏观力学行为及细观结构特征之间的关系：上覆荷载对土体粘聚力的变化起主要作用，而土体内摩擦角的变化主要受水化学组分的影响；上覆荷载作用改变土体的孔隙结构特征，大、中孔隙逐渐分裂和湮灭成小、微孔隙，但并非均是优先调整大孔隙来补偿小、微孔隙；水化学组分作用改变土颗粒间的连接强度，对土体细观结构强度产生显著的影响。.（3）获得了海积软土蠕变过程中宏观力学及细观结构特征的变化规律：固结蠕变变形随着上覆荷载的增大而减小，上覆荷载越大，总的固结蠕变过程历时越短；随着上覆荷载、浸泡液中离子浓度的增大，土体剪切变形减小，蠕变效应减弱，长期抗剪强度增大，并建立了环境要素变化下的海积软土细观结构蠕变模型。.（4）通过对土工试验数据、长期观测资料、化学组分分析数据及细观结构几何形态的综合分析，对软土颗粒骨架强度及粒间孔隙形态与软土宏观层面的物理力学性状之关系有了更深入的认识，对丰富软土强度理论及本构关系的研究有着重要的理论意义，同时为建立环境要素变化导致海积软土层呈现局部不良工程性状的预测模型提供了数据支撑。