側(cè)限條件對(duì)干濕循環(huán)過(guò)程中膨脹土強(qiáng)度的影響

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1、側(cè)限條件對(duì)干濕循環(huán)過(guò)程中膨脹土強(qiáng)度的影響吳道祥熊福才逸追鵬組雪連合肥K大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院文章通過(guò)對(duì)合肥地區(qū)膨脹土進(jìn)行側(cè)限和無(wú)側(cè)限的干濕循環(huán)條件下的直接剪切試驗(yàn)，探討了試驗(yàn)過(guò)程中強(qiáng)度側(cè)限條件對(duì)土樣干濕循環(huán)后的強(qiáng)度衰減情況的影響。研宄結(jié)果表明:每次干濕循環(huán)后，有側(cè)限試樣的強(qiáng)度都高于無(wú)側(cè)限試樣的強(qiáng)度，其中，側(cè)限條件在前3次干濕循環(huán)中對(duì)膨脹土強(qiáng)度的影響較為明顯，在第4、第5次干濕循環(huán)后，無(wú)側(cè)限試樣與有側(cè)限試樣的內(nèi)聚力及內(nèi)摩檫角基本接近，表明隨著循環(huán)次數(shù)的增加，側(cè)限條件對(duì)膨脹土干濕循環(huán)條件下強(qiáng)度的衰減影響明顯減弱，直至可以忽略;在膨脹土地區(qū)工程實(shí)踐中，考慮安全因素，對(duì)于易受外界條件影響而產(chǎn)生干濕

2、循環(huán)的膨脹土層，其強(qiáng)度應(yīng)采用原狀土樣強(qiáng)度的1/3。關(guān)鍵詞：側(cè)向約束條件;膨脹土;干濕循環(huán);內(nèi)聚力;內(nèi)摩擦角;奮關(guān)干濕循環(huán)對(duì)于膨脹土工程性質(zhì)影響方面的研究主要有:文獻(xiàn)［1-3］研究丫膨脹土抗剪強(qiáng)度與含水率、干濕循環(huán)次數(shù)、干濕循環(huán)幅度等控制參數(shù)的關(guān)系；文獻(xiàn)［4］研宂了干濕循環(huán)對(duì)原狀土的抗剪強(qiáng)度的影響；文獻(xiàn)［5］研宄了擊實(shí)膨脹土的干濕循環(huán)膨脹特性，表明干濕循環(huán)帶來(lái)的絕對(duì)膨脹率總是增大而相對(duì)膨脹率則降低;文獻(xiàn)［6］研究了膨脹土在不同約束條件下的膨脹特性，發(fā)現(xiàn)不同的約束狀態(tài)對(duì)膨脹土的含水率、密度、孔隙比和抗剪強(qiáng)度等物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)有顯著影響；文獻(xiàn)［7］通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人型直剪試驗(yàn)研宄了膨脹土在經(jīng)歷干濕循環(huán)作

3、用前后的強(qiáng)度對(duì)比，發(fā)現(xiàn)經(jīng)歷了干濕循環(huán)后的膨脹土的軟化特征并不明顯，反復(fù)脹縮形成的裂隙發(fā)育成為導(dǎo)致膨脹土失穩(wěn)破壞的主要因素;文獻(xiàn)［8］研究了干濕循環(huán)附加壓力循環(huán)對(duì)改良后的膨脹土膨脹特性的影響，并用此來(lái)評(píng)估膨脹土經(jīng)歷長(zhǎng)期的地質(zhì)作用后的穩(wěn)定性，另外發(fā)現(xiàn)了膨脹土的顯微結(jié)構(gòu)在第1次干濕循環(huán)后并無(wú)明顯變化，其在第4次干濕循環(huán)作用后才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài);文獻(xiàn)［9-10］探究了印度地區(qū)的黑棉土在經(jīng)歷干濕循環(huán)作用后的性質(zhì)改變，發(fā)現(xiàn)干濕循環(huán)降低丫土質(zhì)的穩(wěn)定性，但會(huì)增加石灰處理后黑棉土中的黏粒含量。干濕循環(huán)對(duì)膨脹土的作用使得許多路堤、邊坡工程在逑成初期有著較好的穩(wěn)定性，但若干年后穩(wěn)定性會(huì)降低甚至發(fā)生破壞。關(guān)于干濕循環(huán)

4、對(duì)膨脹土影響的研究中，抗剪強(qiáng)度是很重要的一項(xiàng)指標(biāo)。對(duì)于經(jīng)歷了干濕循環(huán)膨脹土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)，前人己經(jīng)研宄了含水率、循環(huán)次數(shù)、循環(huán)幅度等控制參數(shù)的影響。但是在以往的試驗(yàn)屮基本采用環(huán)刀來(lái)給土樣施加剛性側(cè)限，限制了膨脹土膨脹過(guò)程中的側(cè)向膨脹變形，但在很多工程中，膨脹土在隨外界條件變化而脹縮變形時(shí)其側(cè)向的變形是存在的，特別是道路等淺表工程的膨脹土地基。因此側(cè)向約束條件對(duì)膨脹土干濕循環(huán)條件下強(qiáng)度的影響需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。本文分別制備了帶環(huán)刀（有側(cè)限）和無(wú)環(huán)刀（無(wú)側(cè)限）的原狀土樣和重塑土樣，經(jīng)過(guò)相同的干濕循環(huán)過(guò)程后再進(jìn)行直剪試驗(yàn)，探討了側(cè)限條件對(duì)干濕循環(huán)作用下的膨脹土強(qiáng)度的影響和作用。1試驗(yàn)材料該試驗(yàn)

5、所需土樣材料取自合肥市某工地的膨脹土，取樣深度4.（T5.0m,硬塑狀態(tài)，其基本物理性質(zhì)見(jiàn)表1所列。表1土樣的基本物理性質(zhì)2試驗(yàn)方案試驗(yàn)采用原狀樣和重塑樣2組，每組包含20個(gè)無(wú)環(huán)刀試樣和24個(gè)有環(huán)刀試樣。試驗(yàn)井設(shè)計(jì)5次干濕循環(huán)，干濕循環(huán)的幅度定為含水率20%~37%,以模擬合肥膨脹土在自然環(huán)境下的含水率變化。取個(gè)個(gè)有環(huán)刀樣為1個(gè)小組進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)，其余的20個(gè)無(wú)環(huán)刀試樣和20個(gè)有環(huán)刀試樣則每4個(gè)試樣為1個(gè)小組，分別進(jìn)行P5次干濕循環(huán)。將經(jīng)歷了0飛次干濕循環(huán)作用后的各小組試樣分別進(jìn)行50、100、200、400kPa壓應(yīng)力下的直剪試驗(yàn)。3試驗(yàn)結(jié)果分析無(wú)側(cè)限和有側(cè)限的原狀土試樣在經(jīng)歷了廣5次

6、干濕循環(huán)后的狀態(tài)如閣1所示;無(wú)側(cè)限和有側(cè)限的重塑土試樣在經(jīng)歷了廣5次干濕循環(huán)后的狀態(tài)如圖2所示。從圖1、圖2可以看出，隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，所有試樣的結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞，失水時(shí)裂縫的數(shù)量和寬度逐漸增大;特別是重塑樣，在后面幾次循環(huán)中失水干縮后再増濕膨脹時(shí)越來(lái)越多的裂縫都無(wú)法完全閉合;有側(cè)限試樣的厚度越來(lái)越大，無(wú)側(cè)限試樣的直徑越來(lái)越大;每次干濕循環(huán)后，無(wú)側(cè)限試樣的裂縫數(shù)量以及開裂程度明顯要高于有側(cè)限試樣的強(qiáng)度。這些現(xiàn)象表明:干濕循環(huán)會(huì)降低膨脹土的結(jié)構(gòu)完整性;膨脹土干濕循環(huán)過(guò)程中的側(cè)限條件對(duì)其結(jié)構(gòu)變形及裂縫發(fā)育等有著明顯的影響。圖1無(wú)側(cè)限、有側(cè)限原狀土樣干濕循環(huán)后的狀態(tài)圖2無(wú)側(cè)限、有側(cè)限重塑土

7、樣干濕循環(huán)后的狀態(tài)通過(guò)對(duì)所有直剪試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理與分析，可以得到無(wú)側(cè)限和有側(cè)限的原狀土試樣在經(jīng)歷了不同次數(shù)干濕循環(huán)作用后的直剪試驗(yàn)強(qiáng)度曲線如圖3所示。圖3無(wú)側(cè)限、有側(cè)限原狀土樣干濕循環(huán)后直剪試驗(yàn)結(jié)果由閣3可以分別計(jì)算出原狀土樣在經(jīng)歷不同次數(shù)干濕循環(huán)過(guò)程后的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，如圖5所示。重塑土樣干濕循環(huán)后的直接剪切試驗(yàn)如圖4所示。同樣地，由圖4可以分別計(jì)算出重塑土樣在經(jīng)歷不同次數(shù)干濕循環(huán)過(guò)程后的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，如圖5所示。