酸雨湿干循环作用下百色膨胀土裂隙发育规律及其微观机制

作者：常锦; 杨和平^*; 肖杰; 陈冠一; 马海峰; 陈强

来源：中国公路学报, 2021, 34(01): 47-56.

DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.2021.01.005

• 道路工程
• 百色膨胀土
• 湿干循环
• 酸雨
• 裂隙发育
• 胶结物质

为弄清酸雨与湿干循环共同作用对膨胀土裂隙发育的影响,以广西酸雨重灾区的百色原状膨胀土为对象,室内设置高清照相机观测记录经不同酸雨与湿干循环作用后试验土样的裂隙发展,用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件获取土体裂隙特征参数,并采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射法研究试验过程中土样的微结构及化学成分演变。据此,从分析膨胀土叠聚体间微结构受力及裂隙发育演化2个方面,探究酸雨与湿干循环作用下土样的裂隙发育规律及其微观机制。结果表明:酸雨将促进试样裂隙发育,酸雨pH值越小,裂隙发展愈明显;相比中性水的湿干循环环境,湿干次数n=1、湿度为17%～18%的试样,在pH值为5和3酸液作用下,实测的裂隙面积率分别增大11.0%和69.1%;当n增至4、湿度为7%～8%时,试样裂隙面积率的增幅分别达17.3%和31.8%,可见酸雨与湿干循环的共同作用对试样裂隙发育的促进作用更加显著。微观对比分析得出,酸雨与湿干循环共同作用使土中胶结物质迅速流失,土粒间化学胶结力Pf、静电引力Pj和土粒自重Pz均减小,土样横截面的平均强度下降,导致叠聚体微结构由于相互引力的减小而逐渐分离,形成新的孔隙,且新孔隙将由表及里不断拓展,进一步引起土样结构中的含水率不均匀分布,并加快其脱湿速率,最终造成土中裂隙发育加剧。

• 单位
  长沙学院; 土木工程学院; 长沙理工大学