黄伟标 宋晶 李学 赵洲 杨守颖

摘要：土体的结构性研究是土力学研究的前沿课题之一，其中制约饱和软黏土微观结构研究的关键因素是测试分析方法和取样制样方法。软黏土具有高含水率的工程特征，因此不易于取样，有必要借助薄壁取土器和以液氮为冷源的人工冻结技术获得其原状样品。以深圳大鹏湾吹淤造陆工程项目的淤泥为例，基于冻土热物理参数（未冻含水量、导热系数和容积热容量等），运用有限元方法模拟取样器取样过程产生的温度场效应，有效获取微观结构样品。同时，结合饱和软黏土的矿物成分和基本物理性质，初步确定微观结构样品尺寸，合理确定液氮人工冻结取样器规格，有助于重建样品的微观结构。研究成果有效地将数值模拟、试验方法和理论计算相结合，为土体微观分析提供了科学依据。

关 键 词：

液氮取样器; 饱和软黏土; 样品尺寸; 有限元温度场数值模拟

中图法分类号： TU442

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.06.023

在我国滨海地区的填海造陆工程中，采用的吹填土主要为淤泥质的软土，这种吹填淤泥要经历一定时间的自沉以及人工处理才能使用[1]。吹填淤泥微观孔隙结构具有典型的多尺度结构特征，孔隙大小从纳米到微米不等[2]。受限于分辨率和样品尺寸之间的矛盾，样品太大，微观结构分辨率较低，样品太小，不具有代表性，尺寸效应影响显著。尺寸效应是岩土体微宏观研究领域的难点与热点[3]。地质体材料的尺寸效应研究进展表明，适宜的样品尺寸对于研究土体微观结构的尺寸效应问题和开展微宏观力学分析具有重要的作用[4]。……