南陽膨脹土的持水特性及邊坡穩(wěn)定性分析.pdf

1、膨脹土具有膨脹性、裂隙性和超固結(jié)性，這其中以膨脹性最為突出。原狀膨脹土與重塑膨脹土的膨脹性能差別顯著。研究認(rèn)為工程開挖等過程對膨脹土的卸荷擾動(dòng)是誘發(fā)膨脹土邊坡工程災(zāi)害的一個(gè)促進(jìn)因素。研究不同卸荷擾動(dòng)狀態(tài)膨脹土的膨脹特性對于優(yōu)化膨脹土邊坡工程施工與設(shè)計(jì)意義重大?！盁o水不滑坡”，持水特性對膨脹土的膨脹性及力學(xué)特性也有重要影響。目前該研究主要集中于干濕循環(huán)、初始含水率等因素對膨脹土膨脹性及強(qiáng)度參數(shù)等的影響，而對于水化時(shí)間這一重要變量的研究較少

2、。膨脹土由于具有顯著的吸水膨脹、失水收縮過程，導(dǎo)致其與一般粘性土土水特征曲線的吸濕與脫濕過程差異較大。故開展不同擾動(dòng)狀態(tài)與水化時(shí)間膨脹土的膨脹性和膨脹土全吸力過程吸濕-脫濕特性研究，可深化膨脹土膨脹特性和持水特性的認(rèn)識(shí)，為膨脹土地區(qū)邊坡工程設(shè)計(jì)提供參考。
　　本文以膨脹土邊坡開挖失穩(wěn)破壞為背景，以南陽膨脹土為研究對象，采用室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值計(jì)算的方法，結(jié)合非飽和土力學(xué)，重點(diǎn)研究了結(jié)構(gòu)性對膨脹土土水特征曲線的影響和不同擾動(dòng)狀態(tài)

3、與水化時(shí)間的膨脹土膨脹性演化規(guī)律；最后，通過ANSYS有限元軟件，對膨脹土在不同水化時(shí)間作用下的膨脹特性對邊坡穩(wěn)定性的影響規(guī)律進(jìn)行分析和探討，為膨脹土地區(qū)邊坡災(zāi)害防治提供理論依據(jù)。
　　本文研究內(nèi)容和研究成果如下：
　?。?）考慮吸濕-脫濕的全吸力過程膨脹土持水特性研究
　　選取原狀膨脹土樣與相同干密度重塑膨脹土樣，在壓力板儀對土樣脫濕-吸濕全過程土水特征曲線研究；
　　通過溶液法，對南陽膨脹土樣進(jìn)行土水特征曲線

4、研究，并與壓力板儀法所得曲線進(jìn)行對比與修正；對比重塑與膨脹土吸濕-脫濕土水特征曲線，分析發(fā)現(xiàn)孔隙結(jié)構(gòu)以及孔隙分布是影響土水特征曲線的主要原因；
　　通過 Van Genuchten模型、Fredlund-xing3參數(shù)模型、Fredlund-xing4參數(shù)模型以及Gardner模型對原狀膨脹土與相同干密度重塑膨脹土土水特征曲線擬合，發(fā)現(xiàn)4個(gè)模型擬合效果較好。對比小吸力范圍（吸力小于1200kPa）和全吸力范圍（吸力小于286MPa

5、）各模型擬合參數(shù)，發(fā)現(xiàn)其擬合參數(shù)有所不同。
　　（2）不同水化時(shí)間下的膨脹土變形特性試驗(yàn)
　　模擬邊坡開挖，在經(jīng)歷了不同卸荷幅度（擬定40kPa、80kPa、160kPa、240kPa）后進(jìn)行不同水化時(shí)間的重新固結(jié)過程，進(jìn)而開展不同水化時(shí)間（擬定0d、1d、10d、60d）下膨脹土的變形特性試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)卸荷擾動(dòng)幅度越大，膨脹土的膨脹率越高。膨脹土的膨脹率隨著水化時(shí)間的增加而小幅升高，一般在10d左右完全穩(wěn)定，大于規(guī)范要求的24