随着软粘土地区的开发建设,软粘土的工程性能得到越来越多的关注。软粘土的粘粒含量高,比表面积大,颗粒表面具有很强的水化活性中心,遇水时发生强烈的水土作用,在颗粒表面上吸附的结合水层是影响软粘土物理状态(固态半固态、可塑状态、流动状态)及强度与变形特性的重要微观因素。结合水膜厚度被矿物成分、孔隙液的种类和浓度以及其他环境因素影响,以致于土体的宏观物理力学特性发生改变。本文从微细观角度就矿物成分、孔隙液对粘土颗粒表面结合水吸附特性的影响以及结合水膜的厚度、类型对土体物理状态、强度及变形特性的影响进行试验研究和机理分析。本文主要包含以下三个方面的研究内容。第一方面为软土微细观参数及吸附结合水含量测试的试验研究,第二方面为矿物成分和孔隙液种类、浓度不同的土样的塑性特性试验研究。第三方面为含水量不同和矿物成分不同的试样的强度与变形特性试验研究。本文研究的主要研究成果:(1)矿物成分的晶体结构对其比表面积影响很大。不同矿物成分的颗粒由于比表面积差异较大,颗粒表面水化能就不同,导致其吸附结合水量不同。因此可用比表面积表征矿物成份的吸附结合水量。孔隙液种类以及浓度通过改变矿物表面的微电场从而影响结合水的厚度及存在形式,在宏观上表现为液塑限的改变。(2)采用吸附结合水量经验计算公式g pW=0.885W进行吸附结合水量的经验计算,与试验测试结果进行对比,分析了塑限与吸附结合水的内在联系。吸附结合水由于受到物理-化学吸附共同作用被牢固地结合在土颗粒表面,性质接近固体,而弱结合水属于非固相性质,在外力作用下可以发生变形并保持原状,弱结合水的存在是土体具有塑性变形特性的本质原因。研究表明,粘土的塑限可以表征吸附结合水的含水量,粘性土的液限可以表征弱结合水的含水量。(3)结合水是决定土体强度特性高低与变形特性强弱的内在因素。试验研究表明,结合水厚度及存在形式直接影响到颗粒间的接触、联结特征和滑动摩擦的状态,从而改变土体的强度与变形特征。弱结合水的产生是削弱土体强度的根本原因。土体中结合水含水量从小到大变化时,土体的变形性质逐渐从脆性固体转变为塑性体和粘滞动介质。