• ISSN 0258-2724
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粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析

王金淑 王世明 洪美玲 李永志 吴光 李林 张继龙

王金淑, 王世明, 洪美玲, 李永志, 吴光, 李林, 张继龙. 粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 1033-1038. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.021
引用本文: 王金淑, 王世明, 洪美玲, 李永志, 吴光, 李林, 张继龙. 粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(5): 1033-1038. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.021
WANG Jinshu, WANG Shiming, HONG Meiling, LI Yongzhi, WU Guang, LI Lin, ZHANG Jilong. Correlation Analysis between Clay Mineral Composition and Shear Strength[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 1033-1038. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.021
Citation: WANG Jinshu, WANG Shiming, HONG Meiling, LI Yongzhi, WU Guang, LI Lin, ZHANG Jilong. Correlation Analysis between Clay Mineral Composition and Shear Strength[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(5): 1033-1038. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.021

粘土矿物成分与剪切强度的相关关系分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.05.021
详细信息
    作者简介:

    王金淑(1990—),女,博士研究生,研究方向为膨胀岩土基础理论,E-mail: jinshuwang@my.swjtu.edu.cn

    通讯作者:

    王世明(1981—),男,讲师,博士,研究方向为红层岩土宏微观物理力学性质等,E-mail: shimingw@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: V221.3

Correlation Analysis between Clay Mineral Composition and Shear Strength

  • 摘要: 为探究矿物成分对土体强度的影响规律,对纯的粘土矿物进行扫描电镜和X射线衍射试验,确定其成分及微观组构. 对人工配制单一成分粘土,开展不同初始含水率状态下的直剪试验,分析了含水率对各单一矿物粘性土的粘聚力、内摩擦角的影响;对比不同粘土矿物人工配土抗剪强度随含水率变化规律,结合各单一矿物的微观组构特征,探讨了粘土矿物成分对剪切强度的影响. 研究结果表明:高岭石的粘聚力、内摩擦角均随含水率增大单调减小;伊利石和蒙脱石在含水率分别为18%和25%时出现粘聚力峰值;含水率小于20%时,蒙脱石内摩擦角随含水率增加呈线性增大;大于20%时,内摩擦角线性减小.

     

  • 图 1  单一矿物的扫描电镜图像

    Figure 1.  Scanning electron micrographs of single clay minerals

    图 2  单一矿物X射线衍射图谱

    Figure 2.  X-ray diffraction patterns of single clay minerals

    图 3  单一矿物土的剪应力-含水率的关系

    Figure 3.  Relationship between shear strength and moisture content of mono-mineral

    图 4  高岭石抗剪强度参数与含水率关系

    Figure 4.  Relationship between cohesion and water content

    图 5  伊利石、马兰黄土抗剪强度参数与含水率的关系

    Figure 5.  Relationship between shear strength and moisture content of illite and Malan loess

    图 6  蒙脱石及其他粘土粘聚力与含水率的关系

    Figure 6.  Relationship between cohesion and moisture content of montmorillonite and referenced soils

    图 7  蒙脱石、红粘土内摩擦角与含水率的关系

    Figure 7.  Relationship between friction angle and moisture content of Montmorillonite and red clay

    表  1  单一矿物重塑土的液塑限

    Table  1.   Liquid and plastic limit of single mineral soil

    项目 高岭石 伊利石 蒙脱石
    塑限 25 32 65
    液限 40 51 140
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  • BERGAYA F, LAGALY G. Handbook of clay science[M]. [S. l.]: Elsevier Science Ltd., 2013: 5-7
    高国瑞. 近代土质学[M]. 2版. 北京: 科学出版社, 2013: 1-2
    袁聚云, 钱建国, 张宏鸣, 等. 土质学与土力学[M]. 4版. 北京: 人民交通出版社, 2009: 27
    宁建国,黄新. 土样矿物成分对固化土抗压强度增长的影响[J]. 岩土力学,2010,31(1): 113-117

    NING Jianguo, HUANG Xin. Effects of soil mineral composition of the stabilized soil strength increasing[J]. Rock and Soil Mechanics, 2010, 31(1): 113-117
    阎瑞敏,桂蕾. 滑带土抗剪强度与其矿物成分典型相关性分析[J]. 人民长江,2016,47(8): 47-50

    YAN Ruimin, GUI Lei. The canonical correlation analysis between Slip zone soil shear strength and its mineral composition[J]. Yangtze River, 2016, 47(8): 47-50
    黄琨,万军伟,陈刚,等. 非饱和土的抗剪强度与含水率关系的试验研究[J]. 岩土力学,2012,33(9): 2600-2604

    HUANG Kun, WAN Junwei, CHEN Gang, et al. Experimental research of the relationship between unsaturated soil shear strength and moisture content[J]. Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(9): 2600-2604
    张有瑜. 泥页岩组构X射线衍射定量分析方法[J]. 现代地质,1997,11(1): 29-34

    Zhang Youyu. Quantitative analysis of shale structure by X-ray diffraction[J]. Modern Geology, 1997, 11(1): 29-34
    胡林彦,张庆军,沈毅. X射线衍射分析的实验方法及其应用[J]. 河北理工学院学报,2004,26(3): 83-86

    HU Linyan, ZHANG Qingjun, SHEN Yi. X-ray diffraction analysis of experiment method and its application[J]. Journal of Hebei Institute of Technology, 2004, 26(3): 83-86
    王家鼎,张倬元,李保雄. 黄土自重湿陷变形的脉动液化机理[J]. 地理科学,1999,19(3): 271-276

    WANG Jiading, ZHANG Zhuoyuan, LI Baoxiong. A mechanism in loess self-load collapse[J]. Scientia Geographica Sinica, 1999, 19(3): 271-276
    郑洪汉,顾雄飞,韩家懋,等. 中国黄土中的粘土矿物及其在地层剖面中的变化趋势[J]. 第四纪研究,1985,6(1): 158-165

    ZHENG Honghan, GU Xiongfei, HAN Jiamao, et al. Clay mineral in loess of China and their tendency in loess section[J]. Quaternary Sciences, 1985, 6(1): 158-165
    熊承仁,刘宝琛,张家生,等. 重塑非饱和粘性土的抗剪强度参数与物理状态变量的关系研究[J]. 中国铁道科学,2003,24(3): 18-21

    XIONG Chengren, LIU Baochen, ZHANG Jiasheng, et al. Study on relationship between shear strength parameters and physical state variables of remolded unsaturated cohesive soils[J]. China Railway Science, 2003, 24(3): 18-21
    李涛,刘波,杨伟红,等. 基质吸力对重塑红黏土抗剪强度影响的试验研究[J]. 中国矿业大学学报,2013,42(3): 375-381

    LI Tao, LIU Bo, YANG Weihong, et al. Experimental study on the effect of matrix suction on the shear strength of remolded red clay[J]. Journal of China University of Mining and Technology, 2013, 42(3): 375-381
    王中文,洪宝宁,刘鑫,等. 红粘土抗剪强度的水敏性研究[J]. 四川大学学报:工程科学版,2011,43(1): 17-22

    WANG Zhongwen, HONG Baoning, LIU Xin, et al. Study on water sensitivity of shear strength of red Clay[J]. Journal of Sichuan University:Engineering Science Edition, 2011, 43(1): 17-22
    胡瑞林, 李向全, 官国琳, 等. 粘性土微结构定量模型及其工程地质特征研究[M]. 北京: 地质出版社, 1995: 3-4
    文宝萍,胡艳青. 颗粒级配对非饱和粘性土基质吸力的影响规律[J]. 水文地质工程地,2008,35(6): 50-55

    WEN Baoping, HU Yanqing. Effects of particle size distribution on matrix suction of unsaturated cohesive soil[J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 2008, 35(6): 50-55
    何蕾. 矿物成分与水化学成分对粘性土抗剪强度的控制规律及其应用[D]. 北京: 中国地质大学, 2014
    文宝萍,陈海洋. 矿物成分、特征地球化学组分对水在滑带形成中作用的指示意义: 以三峡库区大型滑坡为例[J]. 地学前缘,2007,14(6): 98-106

    WEN Baoping, CHEN Haiyang. Mineral compositions and elements concentrations as indicators for the role of groundwater in the development of landslide slip zones: a case study of large-scale landslides in the Three Gorges area in China[J]. Earth Science Frontiers, 2007, 14(6): 98-106
    MESRI G AND OLSON R E. Shear strength of montmorillonite[J]. Geotechnique, 1970, 20(3): 261-270
    WANGLER T, SCHERER G W. Clay swelling mechanism in clay-bearing sandstones[J]. Environmental Geology, 2008, 56(3/4): 529-534
    曾志姣. 非饱和红粘土抗剪强度特性研究及其应用[D]. 长沙: 中南大学, 2008: 31-35
    伍岳峰. 土颗粒粒径分维值与土的粘聚力的关系[J]. 湖南水利水电,2007,2(12): 23-24

    WU Yuefeng. The relationship between factal dimensions of soil particle size and cohesion of soil[J]. Waterpower and Hydropower Engineer, 2007, 2(12): 23-24
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  • 收稿日期:  2017-05-15
  • 刊出日期:  2018-10-01

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