生物炭对不同土体干缩开裂特性的影响及其机理研究

摘要

自然界许多土体失水干缩后常发育裂隙,引起各类工程地质问题,在土中掺入生物炭可以有效改变土体干缩开裂特性。本研究重点针对下蜀土、红黏土两种特殊土体,探究了不同掺量木质生物炭(0,0.01,0.03,0.05,0.1 kg/kg)对土体干缩开裂特征的影响,并结合微观结构分析及液塑限试验结果,阐明了影响机理。结果表明:①生物炭对于不同土体的影响有显著区别。生物炭能够加快下蜀土裂隙发育初期的速度,但会降低后期裂隙发育速度并抑制开裂;抑制效果随着掺量的增加而增强,裂隙比最高可下降32.2%。生物炭显著促进红黏土的裂隙发育,且促进效果随着生物炭掺量的增加而愈加明显,裂隙比最高可上升80.4%。②生物炭通过两种方式影响土体干缩开裂,一方面是作为非塑性材料占据土体可收缩空间;另一方面是影响土体颗粒的水化膜厚度进而影响土体膨胀。不同生物炭改性土体的开裂特性的不同取决于两种作用方式的相对强弱。