【摘　要】　通過對地基土強夯前后的微觀結(jié)構(gòu)進行研究,從微結(jié)構(gòu)角度解釋了強夯時地基土的變形破壞機理。世紀花園高飽和度地基土由于存在粘粒及集聚體,強夯后使土的滲透性變差,超孔隙壓力難以快速消散,致使土發(fā)生變形破壞。
     【關(guān)鍵詞】　微觀結(jié)構(gòu);礦物碎屑;集聚體;直接接觸;間接接觸;過渡型接觸
     微觀結(jié)構(gòu)是影響地基土工程特性的重要因素之一。在評價土體的工程性質(zhì)時,必須重視土體微結(jié)構(gòu)的研究。土粒的大小、形狀、聯(lián)結(jié)及其相互排列和孔隙的大小、形狀等都是土體強度和變形的決定性因素。土的相對體積質(zhì)量、液限、塑限等指標(biāo)取決于其成分,而土的孔隙比、重度、壓縮性及強度等指標(biāo)則主要受土的結(jié)構(gòu)所控制。 天然工程土的微結(jié)構(gòu)特征最初由Terzaghi (1925)和Casagrande(1932)研究。
     上世紀60年代末,掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡 (TEM)的發(fā)展為微結(jié)構(gòu)特征的研究提供了強有力的工具。Collins和McGown(1983)通過對土結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究,提出了土體結(jié)構(gòu)的分類(見表1)。后來Collins(1985)進一步發(fā)展了該分類(見圖 1)。采用電鏡技術(shù),基于先前的微結(jié)構(gòu)概念,這種分類方案已被廣泛地應(yīng)用到各種工程土的研究中。
     強夯前后地基土的微結(jié)構(gòu)特征研究主要通過顆分試驗和掃描電子顯微鏡觀測實現(xiàn)。試驗場地為石家莊市世紀花園二期工程,該工程擬建18棟住宅¥,其中1#~5#、9#~10#住宅¥為6層,地下為1 層,設(shè)計采用條形基礎(chǔ),地基承載力要求fk=200 kPa;6#~8#和11#~18#¥為地上9至12層的高層建筑,地下為1層,設(shè)計采用十字交叉梁條形基礎(chǔ),地基承載力要求fk=270 kPa;基礎(chǔ)埋深均為自地表以下2·0 m。依據(jù)場地工程勘察報告,場地②、 ③、④層地基土具Ⅰ級非自重濕陷性,承載力fk= 130~150 kPa,采用強夯處理地基,處理深度為 6·0 m,強夯單擊夯擊能采用1 000 kN·m,點夯擊數(shù) 8~10擊。 目前,國內(nèi)外電鏡樣品的干燥方法有:風(fēng)干法、烘干法、置換法、臨界點干燥法、冷凍真空升華法。
     由于風(fēng)干法簡單實用,方便經(jīng)濟,因而本次仍采用風(fēng)干法干燥土樣。對粉土來說,此法對土樣的原有結(jié)構(gòu)影響不大。但對粘性土,由于風(fēng)干時土體發(fā)生收縮開裂,土顆粒重新排列,孔隙形態(tài)大小發(fā)生變化,因此,風(fēng)干法對其原有微結(jié)構(gòu)有一定的影響。從土樣筒中取樣時應(yīng)盡可能小心,以避免對土樣的擾動,為獲得最好的代表性,ÿ個土樣一般取 3~4個小樣,大致代表土樣的豎直面和水平面的特征。
     采取小樣的方法是先掰開土樣,用小刀在斷面上切割出一塊相對平整(其面積不大于1 cm2)的土塊,然后將小樣基底切平,小心粘帖到電鏡的鋁制托盤上,恒溫下(20℃)靜置3~4周,風(fēng)干樣品。待樣品風(fēng)干后,在真空狀態(tài)下給樣品的表面鍍上一層厚 200~300°A(1°A=0·1 nm)的金膜,以利于電子束的傳導(dǎo),制備好的樣品放入盛有干燥劑的密封容器中, 防止灰塵污染,以備試驗。總共分析了世紀花園地基土強夯前后的代表性樣品12個,其中夯前樣品為 10個,夯后樣品為2個。試驗是在中國地質(zhì)大學(xué)掃描電鏡室完成的。