基于微结构量化分析的软土各向异性特征研究

摘要

软土的破坏受其微观结构控制,微观结构的形成和黏土矿物及沉积环境密切相关,不同尺度下微观结构的表现形式不同.本文采取温州某工程平原区3.0m附近的海相沉积软土,设计了100倍200μm、800倍50μm、2000倍20μm的SEM电镜扫描试验.根据SEM试验结果图像对比发现,软土的微观结构分别为200μm对应团块+层状结构、50μm网状结构、20μm絮片状结构;根据图像灰阶统计平均值、标准差和变异系数分区雷达图对比发现,软土在101.25°-146.25°、11.25°-56.25°存在两组近于正交的优势微观结构;灰阶统计特征值雷达图和形状因子均揭示了软土的非均匀性和各向异性,团块+层状结构的非均匀性和各向异性＜网状结构＜絮片状结构.这些结构形式及其优势方向会极大影响软土在不同尺度下的破坏形式.灰阶统计特征值中变异系数的表现最稳定最优;形状因子相对于灰度统计特征值能更好的表现非均匀性和各向异性;分析不同微观结构时需要设定不同的SEM试验视窗尺度.