饱和软粘土压缩变形中渗透参数的分析VIP专享VIP免费

第35卷第4期2010年8月�广西大学学报:自然科学版JournalofGuangxiUniversity:NatSciEdVo.l35No.4Aug.2010��收稿日期:2010�02�02;修订日期:2010�02�25��基金项目:国家自然科学基金资助项目(40702054);中国科学院工程地质力学重点实验室开放基金��通讯联系人:石建省(1962�),男,河北石家庄人,中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员,博士研究生导师;E�mai:ltiger7886@263.net。文章编号:1001�7445(2010)04�0661�07饱和软粘土压缩变形中渗透参数的分析刘天霸1,石建省1,孙�强2,3,万�龙4(1�中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北石家庄050061;2�中国矿业大学资源与地球科学学院,江苏徐州221116;3中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;4�杭州市地质环境监测站,浙江杭州310012)摘要:为探讨饱和软粘土压缩变形中渗透参数的变化,首先对软粘土中有效应力原理进行了分析。由于粘土颗粒处于非充分接触或非接触状态,经典Terzaghi有效应力原理需要作适当的修正;接着分析了粘土介质中结合水和自由水的转化规律,指出了结合水对软粘土固结过程的影响;在此基础上,分析了孔隙度和孔隙渗透率应力敏感性,并讨论给出了相关的表达式。分析结果表明:软粘土的性质与其微结构有着密切的关系,饱和状态下,随着粘土中孔隙水的不断排出,有效应力增加,孔隙结构也随着其所受的应力的改变而发生变化,造成粘土孔隙度和渗透率的变化,进而对软粘土的压缩特性和渗流形态产生影响。关键词:饱和软粘土;微观特性;结合水;自由水;孔隙度;孔隙渗透率中图分类号:P641�12;TU42���文献标识码:AAnalysisofpercolationparametersofsaturatedsoftclayundercompressionLIUTian�ba1,SHIJian�sheng1,SUNQiang2,3,WANLong4(1�InstituteofHydrogeologyandEnvironmentalGeology,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Shijiazhuang050061,China;2�SchoolofResourcesandGeoscience,ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China;3�InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029China;4�Geo�EnviromentMonitoringStationofHangzhou,Hangzhou310012,China)Abstract:Inordertoinvestigatethechangeofpercolationparametersofsaturatedsoftclayundercompression,theeffectivestressprincipleofsoftclaywasanalyzedfirstly.TheclassicalTerzaghi�seffectivestressprincipleshouldbemodifiedforclayparticlesremaininginanon�fullcontactornon�contactstatusundersaturation.Thetransformationruleofboundwaterandfreewaterinclaywasstudied,anditwaspointedoutthattheboundwaterhadanimportantimpactontheconsolidationprocessofsoftclay.Basedontheaforementionedstudy,thestresssensitivityofporosityandporepermeabilitywasdiscussed,andtherelatedformulawasgiven,too.Theresultshowedthatthepropertyofsoftclayhadacloserelationwithitsmicro�structure.Intheconditionofbeingsaturated,withtheporewaterdischarging,theeffectivestresswasincreasedandporestructurewastransformed广西大学学报:自然科学版第35卷asthestresschanges,whichcausesvariationofclayporosityandpermeability,andinfluencedthecompressionpropertyandpercolationofsoftclay.Keywords:saturatedsoftclay;micro�characteristic;boundwater;freewater;porosity;poreper�meability��土体的性质会受到土体结构和赋存其内部地下水的影响,因此,水土的相互作用成为工程地质研究的重要内容,在这方面已经有了一定研究[1]。水土相互作用的一个关键问题是水在土体中的运移规律,例如,对于饱和粘土来说,水饱和粘性土中的渗透规律主要研究在各种势能作用下,土体孔隙中水的流动过程及其规律性。由于软土具有结构疏松、含水量高、孔隙比大等特性,在外力作用下,微观结构受到破坏,软土被压密,变形量增加。饱和粘土在压缩过程中,其物理力学特征将发生复杂变化。土体中的固体颗粒在压力的作用下,首先消除了颗粒间存在的大量孔隙,随后产生弹塑性变形,变为更密实的土体。随压力逐渐增大,相继...