非饱及黄土结构性试验探究

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1、非饱及黄土结构性试验探究摘要：本文通过原状土样、重塑土样和人工结构性土样的静力学试验对黄土的结构性作了进一步探讨。首先，在对黄土结构性及其形成机理分析的基础上，用水泥作为粘结材料制成人工结构性土样，通过三轴压缩对原状土样和人工结构性土样的结构性进行了研究，了解了结构性黄土的变形特征，说明了人工制备结构性土样用于试验的可行性。关键词：非饱；黄土结构性；试验研究土的结构性指土中颗粒或土颗粒集合体以及颗粒间的孔隙大小、形状、排列组合及联结等综合特征。当代土体结构性研究主要有三个基本途径，即细观形态学途径、固体力学途径及土力途径［1

2、］，它们各有优点。黄土是干旱半干旱地区的第四纪沉积物，是一种典型的结构性土，其特殊的结构性和对水的特殊敏感性直接影响着黄土的工程性质。随着西部大开发战略的实施，西北黄土地区基础工程建设的数量和规模急剧增大，使得对非饱和黄土强度特性的研究更具有现实意义。原状黄土在采样、运输、制样过程中对试样有扰动［2］，特别是为了消除原状黄土本身的不均匀因素的影响，使所研究问题的规律性能更好地显示出来，以便建立和检验本构模型，本文作者采用充分扰动非饱和黄土试样，在室内通过人工方法制备成结构性黄土，并对其和原状黄土进行了三轴剪切试验，得到了相同

3、含水量相同密度的非饱和黄土的应力应变曲线。发现两种黄土的结果比较接近，从而表明：用人工制备的结构性黄土代替原状黄土来研究非饱和黄土是可行的。一试验方法本试验采用南京土壤仪器厂生产的应变式三轴剪切仪，试验所用黄土土样来自陕西杨凌高新中学对面的某工地基坑，取土深度为现地面以下2〜3.5米，为黄土，土样上有肉眼可以看见的大孔隙。原状黄土的主要物理力学指标如表1所示。人工结构性土样的制备方法［3］是在风干黄土颗粒中分别掺入占总质量的1.%的普通硅酸盐水泥。制样含水量按14%配制，待水份均匀后，用压样器缓慢、匀速分十层层压制而成。采用

4、较低的制样含水量（7%），增加水泥出凝时间，以免水泥在制样前完全凝结，同时，压制的样也比较均匀。制成的试样先用保鲜膜包裹好放在养护箱内养护数小时，然后再采用风干法或水膜转移法调节土样的含水量，以达到所需要求。根据试验规程制成多个三轴原状，对制成的试样进行配水方法分别制成初始含水量为10%（）、15%（）及充分饱和的多组三轴试样。采用固结排水剪（CD）试验，对于每组不同含水量的土样在的压力下固结完成（孔隙水压力消散在95%以上）后，进行排水剪切，围压分别取=50、100、200、400，剪切速率取0.0330，记录每次试验的量

5、力环百分表读数，体变管读数和轴向变形百分表读数。在安装试样前将排水管内的水分排除干净，关闭排水阀，以防止非饱和黄土中的吸力将排水管中的水吸入土体内，试样安装完毕施加E压，打开排水阀。剪切以量力环百分表读数出现峰值后，或变化不大，但应变持续增长3〜5%，或从压力室外看到土样有明的裂纹或错动或轴向变形百分表读数迗到为最后关机标准。二试验结果及分析原状土样和人工结构性土样（水泥含量为1.0%）在不同含水量条件下的应力应变曲线。由该曲线可以看出，当围压等于400、200kPa时，在人工结构样、重塑样和原状土样的应力一应变曲线上，取相

6、同轴向应变对应的偏差应力，具有原状土偏差应力大于重塑土偏差应力大于人工结构土样偏差应力。同时，可以看出，含水量一定，随着围压的增加，土体逐渐被压密，微结构的破损越来越明显，结构性逐渐减弱，饱和曲线与重塑曲线越来越接近，结构土的力学特性逐渐趋向重塑土的力学特性。当围压一定，随着含水量的增加，胶结物质大量溶解，饱和曲线与重塑曲线也有相同的变化规律，这更加说明了含水量和围压是影响黄土结构性的主要因素，且含水率对黄土结构性的影响规律与围压对其的影响规律基本相似。由上述分析可以看出，原状结构性土样和人工制备结构性土样压缩曲线变化规律基

7、本一致，这表明含水量对饱和土样的结构性影响较小。随着含水量的增加，两种土样的压缩曲线均逐渐接近于饱和土样的应力应变曲线，说明建议的人工制备结构性黄土样的试验方法是可行的。三结论II本文通过对不同含水量的原状土样、人工结构土样和重塑土样进行三轴剪切试验。试验结果表明，土样的应力应变线形式一致，变化规律基本相同，说明建议的人工制备结构性黄土土样的试验方法是可行的。参考文献[1]谢定义，21世纪土力学思考，岩土工程学报，1997.7(4)：111〜114.[2]邵生俊，周飞飞，龙吉勇.原状黄土结构性及其定量化参数研究[J].岩土工

8、程学报，2004,26(4):532〜536.[3]蒋明镜，沈珠江.结构性粘土试样人工制备方法研究[J].水利学报，1997，(1)：56〜61.