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土的结构性是指土体颗粒、孔隙的性状和排列形式以及颗粒之间的相互作用和连结程度,是决定土的物理力学性质的一个重要因素。结构性粘土在我国广泛分布,沿海地区的粘土均具有不同程度的结构强度。分布于湛江地区的湛江组灰色粘土由于其强结构性给实际工程的勘察、设计及施工带来了一系列的岩土工程问题,因此,对其强结构性的研究业已成为国内众多学者所关注的热点问题。但从现有的研究成果发现,目前大部分学者均从力学角度对湛江组结构性粘土的强结构性进行了深入的研究,且大多针对个别工程点,分析其强结构性对工程的影响,以及针对不同工程之间结构性粘土力学性质的相似性,而忽略结构性粘土的区域性特点,缺乏对结构性粘土的区域分布规律及工程性状的系统分析,因此当工程中遇到土体表征变异较大的地层时仍缺乏足够的理论指导和工程预判。
基于此,本文从区域工程地质的角度,根据湛江组地层在不同区域的地质成因不同,从空间几何形态、微观结构及宏观物理力学特性等方面对不同沉积条件下湛江组灰色粘土的空间展布规律及工程特性进行了全面的分析研究。
首先,针对分布于整个雷州半岛的湛江组地层沉积环境的变化,将雷州半岛湛江组地层按沉积环境由北至南依次划分为雷北河流相沉积区→河口相沉积区→浅海相沉积区→滨海相沉积区→雷南河流相沉积区;结合区域地质构造、地形地貌等影响因素,在不同区域内布置地层控制孔及鉴别孔,从地层厚度、层顶埋深、与上覆下伏地层接触关系等方面研究了湛江组灰色粘土的区域分布特性及空间赋存规律;进而,根据粘土层的埋置深度,分析了其对工程建设的影响。
其次,采用X射线衍射试验及电镜扫描试验分析了不同沉积相灰色粘土的矿物成分、微结构特性,从微观角度研究了在不同形成条件下灰色粘土强结构性的微观机制;同时,对不同沉积相湛江组灰色粘土进行室内物理力学试验,对比了不同沉积环境下土体物理力学参数的变化,揭示其宏观力学特性变化规律及影响因素。
再次,在对湛江组灰色粘土进行区域性空间分布规律、微观结构及宏观物理力学效应进行全面分析的基础上,以三维地质建模及可视化理论为基础,采用基础GIS软件平台MAPGIS强大的三维可视化开发平台MAPGIS-TDE建立了湛江组灰色粘土空间展布规律三维地质模型,实现了湛江组灰色粘土空间展布规律的可视化,并简单介绍了该模型的应用方法。
最后,对本文的研究成果进行了总结,基于本次研究中存在的问题,对课题今后的研究方向进行了展望。