控制体变及干湿循环下膨胀土强度变化规律研究.pdf

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1、第43卷第24期人民长江VO1.43.NO.242012年12月YangtzeRiverDec.2012文章编号:1001—4179(2012】24—0060—04控制体变及干湿循环下膨胀土强度变化规律研究刘专,王志俭,曹玲,叶建华(三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002)摘要:在控制体变条件下,用三轴仪对经历干湿循环后的膨胀土抗剪强度进行测定,分析得到抗剪强度随干湿循环次数的变化规律。结果表明:膨胀土的凝聚力随干湿循环次数的增加而降低,最初3次衰减幅度最大,随后趋于稳定,其变化趋势可用指数衰减函数描述;膨胀土的内摩擦角受干湿循环影响不大。建议在设计膨胀土边坡时,选用干湿循环后稳定

2、的强度参数值作为设计参数。关键词:膨胀土;体变;干湿循环;抗剪强度中图法分类号:TU443文献标志码:A膨胀土是一种特殊土,因其特殊的矿物组成,它对剪切破坏。因此,试验结果误差较大且规律性不明显,水分的敏感性强,在干湿交替频繁的气候环境中,土的不能更好地体现干湿循环对膨胀土强度的影响。l_r程特性变化大。干旱季节时,膨胀土在风化营力和针对上述研究的不足,以及考虑到埋深较深或上干燥气候的作用下,土中含水率降低,土体收缩使土体覆压力较大(超过膨胀压力时)地区的膨胀土,本文在原始结构受到不同程度的破坏。一方面是原生裂隙张进行干湿循环时控制膨胀土体变,然后进行二三轴压缩开、扩大和加深,另一方面是

3、部分短小裂隙连通,发展试验,最后总结土体强度随干湿循环次数的变化规律形成长大裂隙,从而破坏了土体的完整性,为地表水下情况。渗与土中水分蒸发提供了良好通道。与此同时E述1试验设计过程也削弱了土粒问的粘结力,造成膨胀土体纵、横向裂隙杂乱无章分布,导致土体结构破坏,抗剪强度降1.1基本思路低。由于千湿循环作用是造成膨胀土边坡破坏的主要本文主要试验设备为:真空泵和真空饱和缸;DHG原因,冈此,围绕膨胀土在干湿循环条件下的胀缩及强一9073BS—HI电热恒温鼓风干燥箱;i轴压缩试验设度特性,国内研究者针对不同的丁程应用情况,已开展备。本次试验设计的基本思路是控制试样的干密度,过相关研究,并取得一些

4、有意义的成果。但在以对试样在控制体变下进行干湿循环,从而防止试样在往的十湿循环试验研究中,大部分学者均在无荷载条干湿循环过程中产生变形,然后测定试样在经历不同件下进行,这对具有一定埋深或有一定上覆压力的膨的干湿循环次数后的抗剪强度,研究其抗剪强度随f胀土丁程来说,不符合实际。为此,杨和平对宁明原状湿循环的变化规律。膨胀土进行了加荷条件下的干湿循环试验,但他在考虑到实际情况,本文试验采用的是三轴压缩试剪切试验时采用的是直剪仪,试样尺寸偏小,试样剪切验中的固结排水剪。由于目前_T程实践中还都是以饱面限定在上下盒之间的平面,而不是沿土样最薄弱面和土的强度指标作为设计和校验依据,因此,本文讨论收

5、稿日期:2012—07—16基金项目:国家自然科学基金资助项目(4l172298)作者简介:刘专,男,硕士研究生,主要从事岩石工程方面的研究。E—mail:654482418@qq.COnl通讯作者:王志俭,男,副教授,主要研究方向为地质灾害防治E—mail:841744843@qq.corn第24期刘专,等:控制体变及干湿循环下膨胀土强度变化规律研究6l的仍然是膨胀土在饱和状态下的抗剪强度。用真空泵抽气,抽气时间为大于4h,然后放水饱和,在1.2土样制备一1个大气压环境中静置12h使之充分饱和。(2)干燥。将4个饱和试样放进干燥箱中,烘干试验用样取自南京某在建公路路基部分,深度5温度为

6、75。,烘干持续时间为24h。m,为红褐色膨胀土。其基本土性指标见表1,经判定(3)二次饱水。本部分饱水试验与第一部分相该土样的膨胀潜势较弱。同。表1样的基本性质指标(4)剪切。将饱和好的4个试样分别在围压为100,200,300,400kPa下做固结剪切试验。试验过程严格按照《土工试验规程》的要求执行。暂未进行试验的试样放入有多孔板的养护缸中,缸底适当加水,再在盖缘用密封胶密封。为了得到更为符合工程实际的膨胀土饱和抗剪强对剩余几组试样分别按照饱水、干燥依次进行2、度指标,需要在试验中模拟出现场的侧限条件,为此本3、4次和5次干湿循环,然后进行三轴压缩试验。次试验限制试样在径向和纵向的变

7、形,控制体变来满足侧限条件要求。试样具体的制备过程为:将膨胀土2试验结果及分析料晒干并碾碎,用2mm的筛对土料进行过筛,按照14%的初始含水率配制土样,并将配制好的土料在密2.1试验结果封的塑料袋中静置24h,以保证土料的含水率均匀。将完成循环次数后的试样在三轴压缩仪上进行然后控制起始干密度为1.65g/era,用击实的方法制CD试验,得到莫尔圆及强度包络线如图1所示。出试样(试样尺寸为直径61.8mm,高120mm)。将制通过不同

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