圓柱孔破損膨脹土結(jié)構(gòu)演化及力學(xué)特性的試驗研究.pdf

1、膨脹土具有脹縮性、裂隙性和超固結(jié)性，是一種結(jié)構(gòu)性明顯的非飽和特殊土。膨脹土地區(qū)房屋開裂、路基變形、邊坡滑塌等災(zāi)害頻發(fā)，在全球給各類工業(yè)與民用建筑物帶來嚴重的破壞，膨脹土的工程問題，一直是世界性的研究課題。
　　本文以南陽陶岔膨脹土為研究對象，針對膨脹土裂隙特征，在常規(guī)重塑試樣上預(yù)設(shè)圓柱孔洞破損，通過CT-三軸排水壓縮剪切試驗，研究在不同凈圍壓和吸力的作用下，不同初始破損程度和不同破損位置的膨脹土的力學(xué)特性和孔洞破損結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律。

2、論文研究對建立膨脹土強度理論，揭示膨脹土邊坡的失穩(wěn)機理，探索膨脹土地區(qū)滑坡災(zāi)害的防治方法有重要的意義。
　　主要研究內(nèi)容及研究成果如下:
　　(1)通過11組不同孔徑破損膨脹土的CT-三軸試驗，研究了圓柱孔破損重塑膨脹土的變形、強度特性以及破損結(jié)構(gòu)的演化規(guī)律。試驗結(jié)果表明:凈圍壓在破損重塑膨脹土結(jié)構(gòu)演化中發(fā)揮重要作用，隨著凈圍壓從50 kPa增加到200 kPa，CT圖像的均值（ME值）提高幅度增大，試樣內(nèi)部的平均密度變大;

3、相應(yīng)地，CT圖像的標準差（SD值）降低的幅度也增大，試樣結(jié)構(gòu)趨于均勻化。圓柱孔破損對膨脹土的強度有明顯的弱化作用。吸力一定時，圓柱孔面積變化隨著凈圍壓的增加而減小;不同圓柱孔破損試樣之間的比較發(fā)現(xiàn)，相同剪切條件下，圓柱孔破損面積越大，試樣ME值越小，SD值越大，ME值曲線急劇增長和SD值曲線急劇下降所對應(yīng)的偏應(yīng)力越小，說明其結(jié)構(gòu)性越弱。損傷位置越靠近中間的試樣其ME值（密實度）和SD值（不均勻程度）都將越大。
　　(2)運用多功能

4、CT-三軸儀對三軸剪切試驗過程中的土體斷層進行掃描，得到了土體斷層不同試驗階段的CT圖片。從這些掃描圖片中提取試樣的ME值（平均密度）、SD值（不均勻程度）、試樣橫斷面面積、孔洞面積等信息。運用MATLAB軟件對這些信息進行三維立體建模，得到了試驗過程中土體不同階段的三維立體模型。重建結(jié)果表明:三維立體模型對土體整體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各種孔徑的變化規(guī)律反映的更準確;三維切片可以反映試樣斷面的演變，有助于我們在三軸剪切過程中更詳細的了解試樣內(nèi)