固化粉土的微观特性试验研究

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1、摘要摘要固化土的微观结构研究是一项基础性研究工作。分析固化土的微观特性，可以从微结构入手分析固化剂对土作用的本质，确定土的微结构特性参数与其宏观工程性质的关系，进而研究土的固化机理，为土壤固化剂的开发研制提供可靠的科学依据和理论指导。本文以国家自然科学基金《粉土的固化机理及固化粉土工程性质研究》(NO．40872173)为依托，以固化粉土作为研究对象，采用扫描电镜试验和压汞试验等微观测试手段，系统研究了掺加石灰、水泥以及石灰+水泥固化粉土的微结构特性。本文取得的主要研究成果有：(1)系统回顾了国内外土的微结构特性研究方法与定量参数的研究现状，指出了上述研究中存在和需要解决

2、的问题。(2)对固化粉土电镜图像进行了处理。以往将图像分割为颗粒和孔隙两部分，在此基础上，本文对图像分割进行改进，运用MATLAB编制分割程序，将扫描电镜图像分割为颗粒、孔隙、接触带三个部分，接触带能够更好的表征颗粒之间的胶结状况。通过对试样在不同放大倍数下的孔隙面积率的对比分析，得出了电镜图像定量分析时的最优放大率。(3)确定了用颗粒的平均面积、颗粒的平均等效直径、颗粒的圆形度、颗粒的分布分维、接触带的平均面积、接触带的平均等效直径、接触带的圆形度、接触带的分布分维、孔隙的平均面积、孔隙的平均等效直径、孔隙的圆形度、孔隙的分布分维、孔隙而积率等参数来研究固化粉土的微结构

3、特性，这些特征参数能够反映固化粉土的颗粒、接触带和孔隙的基本情况。(4)将多元逐步回归分析引入到主要微结构参数的研究中，以无侧限抗压强度为因变量，对微结构参数进行多元逐步回归分析，确定了颗粒平均圆形度、颗粒分布分维、接触带平均面积、接触带分布分维、孔隙面积率为固化粉土的主要微结构参数，并研究了主要微结构参数与无侧限抗压强度的关系。(5)定性研究了固化粉土颗粒形态、颗粒单元体间的接触状态、孔隙的大小和分布；定量研究了固化粉土的微结构参数，探讨了固化粉土微结构特性随固化剂种类、固化剂掺量、养护龄期的变化规律。(6)通过压汞试验研究了固化粉土微孔隙特征，结果表明，随着石灰掺量增

4、加，总孔隙度和均布孔径平均值减小；石灰掺量不变时，随着水泥掺量增大，总孔隙度和均布孔径平均值减小。关键词：固化粉土，微观结构，扫描电镜试验，图像处理，微观结构定量参数，多元逐步回归分析，压汞试验——一．垒垒堕型AbstractStudyonthemicro-s仃'uctureofsoilisbeingoffundamentalsignificance．Theresearchonmicro-sU'ucturecharacteristicsofstabilizedsilt,carlgivethenatureofhowtheagentactonthesilt,candeterm

5、inetherelationshipbetweenmicro-parametersandengineeringproperties，thenproceedtothenextstep，studyoncurillgmechanismofsilt,providereliablescientificbasisandguidancetheoryforthedevelopmentofcuringagent．Basedonthisbackground,withthefinancialsupportofNationalNaturalSciencefoundationofChina

6、earchonthemechanismengineeringpropertiesofstabilizedsilt>(NO．40872173)，themicro-structureofsiltsolidifiedwithlime,cementandlime+cementwasreasearchedbyscanningelectronmicroscopetextandmercuryinjectiontest．Thefollowingfindingsweredrawnfromthesetests：．(1)Thestatusofmicro-structure'sreseachme

7、thodandquantitativeparametersathomeandabroadwcl"ereviewed,theproblemsinliteraturestudieswerediscussed．(2)TheSEMimagesofsolidifiedsiltwereprocessed．TheSEMimagesofsolidifiedsiltwereusedtoseparatedtotwoparts，grainandpore，onthisbasis，theSEMimagesofsolidifiedsiltweresepa