飽和軟粘土微觀孔隙的定量分析及其分形研究.pdf

1、土的微結構是指土顆粒、粒團和孔隙的大小與形狀、空間排列與分布、接觸連結方式等。粘性土的微結構是確定其工程性質的一個重要因素。本文對原狀飽和軟粘土進行單向固結壓縮試驗，利用掃描電鏡(SEM)研究軟粘土的微結構形態(tài)，利用數(shù)字圖像技術研究軟粘土固結過程中微觀結構演化規(guī)律，揭示軟粘土固結過程中微結構的演化機理：開展微觀尺度上土壤孔隙結構的分形特性研究，建立軟粘土固結效應中的力學參量與微結構參數(shù)、分維數(shù)之間存在的相關關系，達到深入探討土力學行為機

2、制的目的。本文的主要結論如下： (1)利用IPP技術極大提高了土的SEM圖像定量分析的能力和工作效率，可快速測量軟粘土微結構參數(shù)。 (2)軟粘土固結變形過程中的微觀孔隙結構演化規(guī)律為：隨著固結壓力的增大，軟粘土的孔隙度和孔徑趨于減小，孔徑范圍變窄，土體固結過程對孔隙級配具有一定的調節(jié)作用。 (3)土體孔隙結構在二維空間的分布方式可視為孔隙隨機分布在土體切面上的分散系統(tǒng)，并具有明顯的Sierpinski分形和Kor

3、cak分形特性，其分維數(shù)是孔隙對土體切面覆蓋程度的一種度量，表征了土體孔隙度的大小。兩種分維數(shù)均是定量描述土體孔隙結構的有用參數(shù)。 (4)軟粘土固結變形過程中，固結壓力越大，孔隙度越低，小孔隙越多，分維數(shù)越大，因而分維數(shù)可用于表征軟粘土體宏觀變形過程中微觀孔隙結構的演化過程，從而為軟粘土固結變形預測提供了一個新的指標。 (5)Sierpinski分維數(shù)與軟粘土總孔隙度、固結壓力、壓縮變形量之間存在較為顯著的線性回歸關系，