基于黏粒含量變化的膨脹土抗剪強度及其摻灰改良研究.pdf

1、膨脹土是一種顆粒非常分散，對水分變化極其敏感的黏性土，由于土體水分的變化，膨脹土具有吸水急劇膨脹，失水收縮干裂的可逆性特征。同時，膨脹土是以蒙脫石、伊利石和高嶺石等強親水性黏土礦物為主的土體，峰值強度極高和殘余強度極低是其最主要的特性。膨脹土在我國的分布范圍很廣，膨脹土邊坡的變形破壞演變過程是膨脹土體抗剪強度由峰值向殘余值強度逐漸衰減的過程，因此膨脹土抗剪強度參數(shù)的選取是評價邊坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。本文以南水北調(diào)中線南陽段膨脹土為研究對象

2、，摻入膨潤土調(diào)配出五種不同黏粒含量的土樣并對其進行摻灰改良試驗研究，主要內(nèi)容如下：
　?。?）通過自由膨脹率試驗繪制黏粒含量與自由膨脹率曲線，分析兩者的變化規(guī)律，研究結(jié)果表明：膨脹土土樣的黏粒含量與自由膨脹率都呈正相關(guān)的關(guān)系，一定程度上，黏粒含量的多少可以表征土體的膨脹潛勢。
　　（2）進行了不同黏粒含量膨脹土土樣和改良膨脹土土樣反復(fù)剪試驗研究，結(jié)果表明：
　　對于不同黏粒含量膨脹土土樣來說，隨著黏粒含量的增加，土樣的

3、峰值強度和殘余強度均與黏粒含量呈現(xiàn)二次多項式逐漸降低的關(guān)系，存在臨界值；峰值強度下，黏聚力與黏粒含量呈指數(shù)下降關(guān)系，而在殘余強度下，黏聚力則與黏粒含量呈指數(shù)上升關(guān)系；隨著黏粒含量的增加，峰值強度和殘余強度的摩擦角均與黏粒含量呈二次多項式逐漸減小的關(guān)系，而當(dāng)黏粒增加到某個臨界值后，摩擦角呈增加的趨勢。
　　對于改良膨脹土土樣來說，隨著黏粒含量的增加，土樣的峰值強度和殘余強度均與黏粒含量呈現(xiàn)二次多項式逐漸降低的關(guān)系；峰值強度和殘余強度

4、下的黏聚力均與黏粒含量呈二次多項式逐漸減小的關(guān)系，當(dāng)黏粒含量增加到某個臨界值后，黏聚力呈現(xiàn)增加的趨勢；峰值強度和殘余強度下的摩擦角與黏粒含量均呈二次多項式減小的關(guān)系，當(dāng)黏粒含量增加到某個臨界值后，黏聚力呈現(xiàn)增加的趨勢。
　　膨脹土土樣在摻入石灰后，黏粒含量減小，自由膨脹率急劇降低；與原膨脹土土樣相比，峰值強度提高率最小為3.24％最高可達78.10%，殘余強度提高率最小為36.47%最高可達100.34%；與原膨脹土土樣相比，改良

5、膨脹土土樣峰值強度下黏聚力最大減小了7.44kPa，最大增大了17.64kPa，殘余強度下黏聚力差值在7.66kPa-22.41kPa之間；與原膨脹土土樣相比摩擦角也有一定的提高，峰值強度下摩擦角差值在9.4o-13.2o之間，殘余強度下摩擦角差值在7o-14.5o之間。
　　（3）利用FLAC3D數(shù)值軟件，模擬計算了膨脹土邊坡安全系數(shù)，為黏粒和改良對邊坡穩(wěn)定性的影響分析提供橋梁。研究結(jié)果表明：不同黏粒含量的膨脹土邊坡土樣，在峰值