干湿循环下花岗岩残积土胶结物溶蚀-微结构演化规律与力学行为

摘要

花岗岩残积土中的游离氧化铁粒间胶结作用使其具有高结构性和水敏性.因此，在干湿循环过程中，粒间胶结氧化物被溶蚀，残积土表现出结构崩解重组和复杂的剪切变形特性.为进一步研究干湿循环过程中花岗岩残积土中游离氧化铁溶蚀造成的土体组构变化及其对力学性能弱化的影响，进行一系列的宏微观试验以揭示不同干湿循环次数（0、1、2、4）下残积土的复杂力学特性.研究结果表明，随着干湿循环次数的增加，花岗岩残积土的应力-应变关系将由弱应变硬化型逐渐转变为应变软化状态.微观分析表明游离氧化铁会促使黏土颗粒胶结形成团聚体，随着干湿循环的进行其含量逐渐降低最终趋于稳定.此外，原状残积土粒度分布（PSD）曲线呈现明显的双峰，然后在干湿循环或去除氧化铁后转变为单峰曲线.反复干湿循环会削弱残积土的胶结结构特性，进而导致土体出现明显的软化特征.在剪切过程中，残积土首先表现出剪切收缩特性，随后出现明显的扩张趋势.随着干湿循环次数增加，残积土的有效黏聚力逐渐减小，但有效内摩擦角呈现逐渐增加的趋势.干湿循环过程中花岗岩残积土复杂的力学性能特点是不可逆的体积收缩和胶粒含量的变化以及微裂缝发展之间的耦合效应.

关键词

花岗岩残积土 / 干湿循环 / 结构特性 / 游离氧化铁 / 剪切行为

基金资助

国家自然科学基金重点项目（52090082）;国家自然科学基金资助项目（51938005,51808207）