三轴加载条件下路基软土微观结构演化研究

摘要

为了从宏、微观角度研究受力全过程中土的微观结构演化及损伤机制，对武汉地区路基软土开展了一系列K₀（静止土压力系数）固结不排水三轴剪切试验、扫描电子显微镜试验和压汞试验。基于分维理论和图像处理技术，对微观结构参数进行了分析。研究结果表明：武汉地区路基软土的孔隙具有多重分形特征，并据此确定微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙的孔径分界点分别为0.03、0.50和7.00μm。其中孔径为0.50～7.00μm的孔隙整体上具有更强的自相似性，将其定义为特征区间，该区间的表面分形维数随着应变的增加而减小。软土损伤在微观上表现为团聚体解体，并伴随着孔径分布与孔隙形态的演变，孔隙面积比与孔隙形状系数随着应变的增加分别非线性增大和非线性减小。微观结构演化全过程可分为结构微调、损伤发展和结构破坏3个阶段。提出的微观结构因子能够有效揭示软土宏观力学性质的变化。

关键词

路基软土 / 微观结构 / 损伤机制 / 三轴试验 / 压汞实验 / 分形维数 / 演化特征