南水北調(diào)北段磁縣地區(qū)非飽和膨脹土強度特性試驗研究.pdf

1、膨脹土是一類主要由親水特性強的黏土礦物蒙脫石、伊利石和高嶺土構(gòu)成的特殊的高塑性粘土。膨脹土多具有超固結(jié)性、多裂隙性和可塑性，并且其吸水膨脹和失水收縮裂開的特征明顯，此外含水率的變化對其強度特性的影響很大。因為這些特性，膨脹土問題引起工程建設(shè)的破壞能夠長期存在并頻繁發(fā)生，成為威脅人類生命和財產(chǎn)安全的嚴(yán)重災(zāi)害。本文利用GDS非飽和三軸試驗儀、Whatman42號濾紙以及FLAC3D數(shù)值模擬軟件，對南水北調(diào)北段磁縣工程段的中等膨脹土的非飽和剪

2、切強度、持水特征以及典型渠坡的穩(wěn)定性進行了一系列研究。本文獲得了一些研究成果，主要列舉如下：
　?。?）采用GDS非飽和三軸試驗儀研究膨脹土的非飽和強度特征，試驗結(jié)果表明：非飽和膨脹土的剪切強度與土體自身的含水率和干密度有關(guān)。隨著含水率的增大，土體的抗剪強度依次減弱；其中總粘聚力和總內(nèi)摩擦角都隨著含水率的增加而呈現(xiàn)線性減少的趨勢；而隨著干密度的增加，土體的抗剪強度明顯增強，其中粘聚力的增大幅度遠遠大于內(nèi)摩擦角。
　?。?）非

3、飽和膨脹土的抗剪強度還受其承受的圍壓與基質(zhì)吸力變化的影響很大。土體抗剪強度隨著圍壓的增大而增強，且在低圍壓下，土樣呈現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變軟化現(xiàn)象。在脫濕過程當(dāng)中，土體抗剪強度隨著基質(zhì)吸力的增大而增強。其中粘聚力由于基質(zhì)吸力的增大呈現(xiàn)非線性增長趨勢并且增長幅度較大，而有效的內(nèi)摩擦角幾乎不受基質(zhì)吸力影響。
　?。?）采用Whatman42號濾紙測試膨脹土的土水特征曲線，試驗結(jié)果表明：在基質(zhì)吸力較小時，采用飽和度和吸力的關(guān)系比采用含水率和吸力的關(guān)

4、系來表示土水特征曲線，更能夠表示出初始干密度對土水特征曲線的影響。含水率較小時，隨著干密度增長，基質(zhì)吸力有增長的趨勢。但是當(dāng)含水率較大時，隨著干密度增長，基質(zhì)吸力增長的幅度并不顯著。特定干密度條件下，基質(zhì)吸力和含水率呈非線性關(guān)系。由于含水率的增大，基質(zhì)吸力表現(xiàn)為迅速減小的趨勢。不同干密度土樣試驗結(jié)果用Van Genuchten土-水特征曲線模型分別進行擬合分析，擬合效果均比較好。
　　（4）利用FLAC3D軟件，采用強度折減方法，