基于核磁共振的季冻区膨胀土三峰孔隙结构演化特征及其力学效应

作者：李甜果; 孔令伟; 王俊涛; 王凤华

来源：岩土力学, 2021, 42(10): 2741-2754.

DOI：10.16285/j.rsm.2021.0244

• 孔隙结构
• 核磁共振
• 无侧限抗压强度
• 冻融循环
• 胀缩性

为探讨季冻区膨胀土的孔隙结构演化特征及其孔隙结构与宏观力学特性之间的联系,对佳木斯原状膨胀土开展了核磁共振(NMR)试验,并辅以扫描电镜(SEM)试验,来分析土样的孔隙结构。同时,对膨胀土在不同固结压力和冻融循环作用下的孔隙结构演化规律进行了研究,并探究了孔隙结构演化与力学特性之间的联系。试验结果表明:(1)佳木斯膨胀土内部存在发育的裂隙,使得其T2时间分布曲线呈现三峰特征;在固结压力的作用下,原状样的孔隙分布特征根据固结压力小于、略大于和远远大于前期固结压力表现明显不同,随着固结压力的增加,孔隙结构的调整速率减小;在冻融循环作用下,膨胀土的孔隙比减小,微孔基本保持不变,但中孔比例增加,大孔比例减小。(2)冻融循环作用使应力-应变曲线由应变软化型转变为应变稳定型,破坏模式由脆性破坏模式转变为塑性破坏;无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加呈指数型函数减小;冻融循环作用使膨胀土的收缩性显著增强。(3)孔隙结构的变化与力学特性具有较好的线性关系,冻融循环作用对土体孔隙结构的影响,与土体的宏观行为表现具有较好的一致性,可供建立膨胀土孔隙结构与工程性能定量关系参考。

• 单位
  中国科学院大学; 岩土力学与工程国家重点实验室; 中国科学院武汉岩土力学研究所