基于核磁共振的红黏土抗剪强度与孔隙关系研究

卫国芳

摘要：为探究多次干湿循环作用对红黏土孔隙结构的影响，揭示孔隙结构与抗剪强度的内在联系，基于核磁共振技术，测定试样经历0～8次干湿循环后的T2曲线，并测定试样的抗剪强度，以分析不同尺寸的孔隙与抗剪强度的关系。结果表明：① 第4次循环后，试样黏聚力衰减约54.9%;在第4～8次循环过程中黏聚力趋于稳定。② 随着循环次数增加，内摩擦角在一定范围内波动，未见明显规律。③ 根据不同循环次数的T2曲线，土体孔隙可分为团粒孔（T2<1.52 ms）、粒间孔（1.52 ms≤T2<31.64 ms）、裂隙（T2≥31.64 ms），不同尺寸的孔隙对土体抗剪强度的影响不同。④ 团粒孔在干湿循环作用下几乎保持不变，粒间孔和裂隙随着循环次数的增大而近似呈对数增加。⑤ 粒间孔和裂隙都与黏聚力呈良好的线性负相关，它们是导致黏聚力衰减的主要因素。根据分析结果，提出了基于综合权重分析的孔隙指数I，该指数能综合体现不同尺寸孔隙（粒间孔和裂隙）对黏聚力的影响;I与黏聚力相关性良好，可用于多次干湿循环影响下土体强度的评价。

关键词：干湿循环; 孔隙结构; 核磁共振; 抗剪强度

中图法分类号： TU443

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.11.026

0引 言

地表浅层土存在着干湿循环现象[1]，经历多次干湿循环过程的土体，其抗剪强度会显著降低，从而导致许多突发性的自然灾害[2-3]。了解干湿循环作用对土体抗剪强度的影响机理，对岩土工程灾害的防治具有重要意义。许多学者尝试利用原状土或者重塑土，描绘干湿循环与土体抗剪强度衰减之间的关系，探索干湿循环对变形和力学性能的影响[4-5]。杨和平等[6]对比分析了有上覆荷载和无上覆荷载条件下，干湿循环对土体抗剪强度的影响规律，研究认为上覆荷载的存在能有效缓解抗剪强度的衰减，提高土体稳定性。 徐丹等[7]的研究显示，经历多次干湿循环后，土体的脆性显著增加，其剪切特性逐渐趋近于超固结土;干湿循环作用对土样残余剪切强度的影响都不明显。江强强等[8]探索了干湿循环影响下滑带土的黏聚力和内摩擦角衰减规律，发现滑带土残余强度的劣化主要发生在前3次干湿循环过程中。……