寧明非飽和膨脹土強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究.pdf

1、膨脹土是一種因環(huán)境干濕交替作用而發(fā)生體積明顯膨脹(收縮)、強(qiáng)度劇烈衰減而導(dǎo)致工程變形破壞且含有較多膨脹性粘土礦物的非飽和土。塹坡的滑坍及治理是膨脹土地區(qū)公路建設(shè)的最大技術(shù)難題。除了物質(zhì)成分及土質(zhì)內(nèi)因外，干濕循環(huán)作用、尤其降雨入滲后土體膨脹、強(qiáng)度衰減是造成邊坡滑坍的主要原因。因此，土的抗剪強(qiáng)度特性成了當(dāng)前非飽和土研究的熱門話題。由于非飽和土研究仍處于“簡(jiǎn)單”階段，確定強(qiáng)度特性的試驗(yàn)還存許多待完善的地方。為此，以寧明膨脹土為對(duì)象，本文較系統(tǒng)

2、并有針對(duì)性地開(kāi)展了非飽和土強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究。 首先從成因類型、分布特征以及微觀結(jié)構(gòu)方面分析了寧明膨脹土的特征，總結(jié)了南友路膨脹土路塹邊坡破壞規(guī)律和原因。針對(duì)干濕循環(huán)對(duì)膨脹土強(qiáng)度的影響和已有試驗(yàn)研究的不足，設(shè)計(jì)并開(kāi)展了模擬實(shí)際工況(荷載作用和含水量變化范圍)的干濕循環(huán)直剪試驗(yàn)。得到有荷條件下膨脹土抗剪強(qiáng)度隨著干濕循環(huán)的變化規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)荷載對(duì)土的脹縮幅度和強(qiáng)度衰減有明顯抑制作用。 吸力對(duì)土的力學(xué)性狀有重大影響，是非飽和土研究

3、的核心問(wèn)題。盡管已有研究成果給出了吸力與吸附強(qiáng)度的關(guān)系，但均沒(méi)考慮土體在吸濕和脫濕路徑下強(qiáng)度的差異。利用先進(jìn)的GDS非飽和三軸系統(tǒng)，本文開(kāi)展了此項(xiàng)研究。結(jié)果表明寧明膨脹土的吸力與吸附強(qiáng)度之間的關(guān)系是非線性的，一定的圍壓作用，吸濕和脫濕路徑下的強(qiáng)度有差異但不明顯，由此提出寧明非飽和膨脹土有效應(yīng)力強(qiáng)度理論公式。試驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)已有GDS系統(tǒng)的不足，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。 由于非飽和土強(qiáng)度參數(shù)的獲取需用到高精的設(shè)備，且試驗(yàn)難度大、費(fèi)資

4、耗時(shí)，妨礙了非飽和土理論在工程中的應(yīng)用，而包含了吸附強(qiáng)度的總強(qiáng)度指標(biāo)也能反映非飽和土的強(qiáng)度特性且易于獲取。為此，研究了用常規(guī)直剪試驗(yàn)儀確定非飽和膨脹土總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)的方法，得到了寧明膨脹土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨飽和度、含水量的變化規(guī)律，并探討了膨脹土路塹邊坡穩(wěn)定性分析中的參數(shù)取值方法。全文抓住干濕循環(huán)、荷載和吸力三個(gè)影響非飽和膨脹土強(qiáng)度的主要因素，遵循理論聯(lián)系實(shí)際的原則來(lái)開(kāi)展寧明膨脹土強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究，其目的是獲取合理的強(qiáng)度參數(shù)用于南友路膨脹土