南寧膨脹土固結(jié)與蠕變特性試驗研究.pdf

1、許多工程實例和研究均表明，以膨脹土作為基礎的市政工程、高速公路、高速鐵路及擋土墻等結(jié)構(gòu)物隨時間發(fā)展而逐步失穩(wěn)破壞，地基的長期沉降、隧道施工時的地表沉降及變形等均與其固結(jié)和蠕變特性有關。膨脹土在全球分布非常廣泛，由它引起的工程事故頻繁，這給世界各國帶來了巨大的經(jīng)濟損失。而迄今為止，專門針對膨脹土的固結(jié)和蠕變特性的研究還未見有公開報道。因此，對膨脹土進行系統(tǒng)的研究很有必要也很緊迫。基于國內(nèi)外軟土固結(jié)與蠕變特性的研究現(xiàn)狀，在綜合分析相關文獻的

2、基礎上，結(jié)合國家自然基金、湖南省自然基金和湖南省教育廳重點資助項目等科研課題的研究，本文展開了南寧膨脹土固結(jié)與蠕變特性的研究工作。通過室內(nèi)試驗、理論分析和數(shù)值分析相結(jié)合的方法進行了研究，主要取得了如下幾個方面的結(jié)論和研究成果：
　　1）基于一維固結(jié)試驗，研究了在有無預壓、不同加荷比、分級加載、單級保載8d的試驗條件下，飽和膨脹土變形隨時間及固結(jié)壓力變化的規(guī)律，得到以下結(jié)論：
　?、儆袩o預壓及不同加荷比條件下，孔隙比與時間對數(shù)

3、關系曲線是不同的。無預壓時，對于加荷比等于1的土樣，其孔隙比與時間對數(shù)關系曲線呈線性，且擬合方程斜率相當接近；當加荷比分別等于2和3時，隨荷載增加，孔隙比與時間對數(shù)關系曲線的線型及孔隙比變化幅度均有所變化；有預壓時，對于加荷比為1的土樣，在壓力小于200 kPa與大于200 kPa時，孔隙比與時間對數(shù)關系曲線變化趨勢不同。加荷比越大，固結(jié)變形相對越小。
　?、诩雍杀戎挥绊懣紫侗扰c荷載對數(shù)曲線的線型。無預壓時，不同加荷比情況下的孔隙

4、比與荷載對數(shù)曲線基本呈線性。進一步用相應的函數(shù)對加荷比為1、有預壓與預壓200 kPa時的孔隙比與荷載半對數(shù)曲線進行了擬合，分別得出了兩種情況下孔隙比與時間及荷載對數(shù)的關系方程，精度很好。
　　③在半對數(shù)坐標中，有無預壓及不同加荷比條件下的線脹率曲線近似分為3個階段。同時對比了分析預壓、加荷比對膨脹土固結(jié)后浸水的自由膨脹量及自由膨脹穩(wěn)定變形值的影響。
　　2）通過不同固結(jié)壓力下飽和膨脹土和株洲飽和紅粘土的對比直剪試驗，探討了

5、固結(jié)壓力及密實度對膨脹土直剪特性的影響。得以下結(jié)論：
　?、傧嗤探Y(jié)壓力下，飽和膨脹土剪應力與剪位移對數(shù)呈線性關系，且曲線均趨于剪切“硬化”型；飽和紅粘土的剪應力與剪切位移關系曲線在豎向壓力較低狀態(tài)下是剪切“弱硬化”型，而在較高的狀態(tài)下為剪切“強硬化”型；
　　②分別擬合出了兩種土樣剪應力與剪位移、固結(jié)壓力及密實度的關系方程，并對兩種土在不同固結(jié)壓力下的直剪特性進行了理論分析，這對指導設計和施工具有重要的工程意義。
　

6、　3）基于非飽和膨脹土一維壓縮蠕變試驗，研究了其變形隨時間、含水量及固結(jié)壓力變化的規(guī)律，得到以下結(jié)論：
　?、偻奢d不同含水量條件下，在荷載較小時，含水量較低的土樣應變速率隨時間增長出現(xiàn)衰減的趨勢較早；荷載較大時，在加載6 h后，隨含水量增加，應變速率隨時間呈非衰減的趨勢越明顯；并擬合出了非飽和膨脹土在壓力為50 kPa時應變與含水量及時間的關系方程，精度較高；
　?、谕坎煌奢d情況下，應變速率隨時間關系曲線在荷載較小