多次干濕循環(huán)下膨脹土裂隙演化規(guī)律及強(qiáng)度變形特性試驗(yàn)研究.pdf

1、膨脹土是一種主要由蒙脫石和伊利石等組成的高塑性粘土，具有顯著的吸水膨脹、失水收縮特性，其不良工程特性主要表現(xiàn)為裂隙性、脹縮性、超強(qiáng)固結(jié)性。膨脹土的干濕循環(huán)與裂隙的發(fā)育情況是對(duì)應(yīng)的，干濕循環(huán)造成土體裂隙不斷的張開(kāi)和閉合，由此也會(huì)影響膨脹土強(qiáng)度和變形特性，從而對(duì)工程建設(shè)造成重大危害。因此，研究干濕循環(huán)下膨脹土裂隙演化規(guī)律以及土體強(qiáng)度和變形特性的變化情況對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治具有重大意義。本文以南水北調(diào)南陽(yáng)段膨脹土為研究對(duì)象，針對(duì)其裂隙演化規(guī)律、強(qiáng)度

2、和變形特性，開(kāi)展了一系列試驗(yàn)。主要內(nèi)容與成果如下：
　　利用濾紙法，分別測(cè)得膨脹土土水特征曲線(xiàn)、總吸力曲線(xiàn)以及二階掃描線(xiàn)。介紹了毛細(xì)滯回內(nèi)變量模型，驗(yàn)證了該模型對(duì)于膨脹土的適用性。結(jié)果表明：土水特征曲線(xiàn)和總吸力曲線(xiàn)變化規(guī)律基本相同，滯回現(xiàn)象十分明顯；含水量任意變化下的曲線(xiàn)不與完整脫、吸濕曲線(xiàn)重合，而是在二者組成的環(huán)形范圍內(nèi)變化；毛細(xì)滯回內(nèi)變量模型適用于膨脹土，利用該模型可以計(jì)算任意循環(huán)路徑下的基質(zhì)吸力。
　　通過(guò)室內(nèi)裂隙觀(guān)測(cè)

3、試驗(yàn)，基于分形理論對(duì)干濕循環(huán)下裂隙演化規(guī)律，裂隙發(fā)育與基質(zhì)吸力的關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：裂隙率和分形維數(shù)均可以很好的表征裂隙發(fā)育情況，二者曲線(xiàn)變化規(guī)律相似，相互之間關(guān)系可以用函數(shù)關(guān)系式來(lái)表示；干濕循環(huán)對(duì)裂隙發(fā)育具有很大影響，隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增多，裂隙不斷發(fā)育，但到一定程度后就會(huì)停止；不同循環(huán)方式對(duì)裂隙發(fā)育有一定的影響；基質(zhì)吸力與裂隙發(fā)育具有很好的相關(guān)性。
　　針對(duì)干濕循環(huán)作用下土體變形特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：干濕循環(huán)對(duì)膨脹土

4、變形指標(biāo)具有很大的影響，對(duì)直徑影響較小，對(duì)高度的影響較大，這種影響具有不可逆性；裂隙發(fā)育指標(biāo)與變形指標(biāo)具有很好的相關(guān)性，隨試樣直徑不斷減小，裂隙率和分形維數(shù)均呈現(xiàn)出先增大后減小的情況；不同循環(huán)方式對(duì)土體變形特性有很大影響，含水率變化范圍越小，對(duì)土體的破壞程度越低，各項(xiàng)變形指標(biāo)變化越小。
　　針對(duì)干濕循環(huán)下土體強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究，分析了裂隙發(fā)育、循環(huán)方式對(duì)強(qiáng)度的影響。研究表明：干濕循環(huán)作用對(duì)土體強(qiáng)度具有很大影響，隨循環(huán)次數(shù)的增多，抗