南京粉细砂三轴压缩试验孔隙结构演化观测

摘要

砂土三轴试验中孔隙结构的演化规律与其力学性质和强度特征之间存在着重要关系.本文基于同步辐射显微CT扫描,结合南京河西粉细砂的三轴压缩实验,采用自主研发的土体细微观三轴压缩在线观测控制系统,得到了南京粉细砂饱和试样在不同围压下加载过程中孔隙结构的实时扫描图像.通过ImageJ和Avizo软件对扫描图像进行三维重构,获取砂土试样在加载过程中的孔隙结构空间图像,然后简化为孔隙网络模型,采用孔隙率、孔隙形状、孔隙半径等指标分析孔隙结构的演变过程.可以得到以下结论:(1)松散南京粉细砂在低围压下表现出典型的应变软化特征,随着围压的增大开始表现出应变软化-硬化的特征;(2)中密南京粉细砂均表现出应变软化-硬化特征,即由剪缩向剪胀转变,因此可以用孔隙率来表示峰值强度与残余强度的关系;(3)小孔隙相互连通是导致大孔隙出现的原因,进而使松散南京粉细砂出现"准稳态"状态.