膨胀土的浸水变形特性

《膨胀土的浸水变形特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据2005年11月水利学报SHUIUXUEBAO第36卷第11期文章编号：0559．9350(2005)11．1385—07膨胀土的浸水变形特性李振1，邢义川2，张爱军1(1西北农林科技大学水利与建筑工程学院。陕西杨陡712l呻；2中国水利水电科学研究院综合事业部。北京100蝉4)摘要：使用压缩仪，对不同起始密度及不同起始含水率的膨胀土进行了分级浸水和一次性浸水膨胀变形试验，同时测试了试样在最水前后不同压力下膨胀变形量的变化过程。试验结果表明，不同浸水路径在浸水的初期阶段对膨胀土的膨胀变形

2、速率有一定的影响，但膨胀率最终值基本一致；浸水膨胀再压缩试验中压缩稳定后的膨胀率比先压缩再{曼水膨胀试验膨胀稳定后的膨胀率要小，但变化较快，并随着压力的增大，加压后膨胀率逐渐减小，最终两种试验的膨胀率趋于一致；压力对不同初始含水率试样膨胀率的影响较小，对不同初始干密度试样的影响较大；在浸水单向膨胀试验过程中试样的干密度与膨胀率呈双曲线变化规律。关键词：膨胀土；浸水；压缩；变形；膨胀率中圈分类号：TU4儿．2文献标识码：A1研究背景在膨胀土地区的工程建设中，常用膨胀土作为建筑物的地基，由于膨胀土含

3、有强亲水性黏土矿物成分如蒙脱石和伊利石，使得膨胀土吸水膨胀，失水收缩，从而引起建筑物的开裂、倾斜破坏，或使开挖体的边坡产生滑移失稳等现象，对工程建筑产生极大的危害。据统计，全世界每年由于膨胀土造成的损失可达近百亿元“]。加强对膨胀土工程特性的研究，总结探讨其内在的变形规律性，对工程建设具有十分重要的经济意义和工程实践价值。研究表明，影响膨胀土变形的因素较多，膨胀土的变形不仅与应力路径有关，而且与起始含水率和干密度有关”o。许多学者对膨胀土的结构特性、遇水作用后产生膨胀变形的机理、膨胀土的本构关系

4、及在不同初始状态下的膨胀变形进行了深入的研究”“，从中得到了许多能很好解释膨胀土工程特性的结论，但对于在不同浸水路径下膨胀土遇水增湿而产生膨胀变形的研究却不多。针对这一点，本文在不同的浸水路径和加荷方式下，采用压缩仪对膨胀土浸水变形特性进行试验探讨。2试验材料与方法2．1试验试样试验土样取白安康工业开发区某工程地基膨胀土，其物理性质试验结果见表l。表1膨胀土的物理性质试验结果2．2试验方法“1按试验方案所需的含水率配制土料，制备试样时采用千斤顶一次压实至控制高度收稿日期：2005_01-27基金

5、项目：水利部“舛8”计划技术创新与转化项目(c渊8)作者简介：李振(1969一)，男，陕西华县人，工程师，主要从事岩土工程试验研究。E．md：Iidmn898@126．一1385万方数据万方数据萋一譬《i窖勰万方数据圈7不同起始干错匿试样压缩稳定提水后的图8相同起始干厨腰试样压耀器足授水启膨胀率历时曲线膨胀率变化历时曲线从图8中看到，压力越小，膨胀变形越大，在压力为O时，其膨胀变形达到最大值；在未浸水前的起始压缩阶段，各试样的压缩变形量虽然相差不大，但还是随着压力的增大而增大；当压缩稳定后对试样

6、浸水，不同压力下的试样遇水产生变形的速率就表现出不同，压力越大，变形速率越小，反映在曲线上就是压力越大，曲线上升段的斜率越小，甚至出现负值(即压缩)；图8中也明显地表明，压力越小，膨胀变形量越大，即起始干密度一定时，压力越大，膨胀变形量越小。3．5起始干密度对膨胀变形的影响不论是逐级浸水，还是一次性浸水到饱和，不同起始干密度试样的自由膨胀率随着起始干密度的增大而增大，并且膨胀率a。与起始干密度P响之间有如乱，=印。一B的线性关系(见图9)，其中A、B为试验系数。通过对逐级浸水和一次性浸水到饱和两

7、种浸水途径的起始干密度与其膨胀率的线性拟合得到，一次性浸水到饱和时A=29．26，B=28．04，相关系数舻=o．96；逐级浸水饱和时A=22．40，曰=19．80，相关系数酽=0．93。在试验的过程中对起始干密度分别为1．40、1．50、1．60∥co的3种试样在不同时段的干密度进行测定，并点绘成试验过程中试样干密度与膨胀率关系，见图10。翻：∞葬茎豁落墓≯△15试验点。l6试验点5304560弗胀率(％)图9不同起始干密度与自由膨胀率的关系曲线图lo试验过程中干密度与膨胀率关系曲线从图10中

8、看到，在试验过程中随着膨胀率的增加，试样干密度减小。这是由于在试验过程中，水分不断进入到试样内部与膨胀性矿物结合而产生膨胀变形，使得试样体积增大，干密度减小。事实上，设试样干土质量为m，试样为圆柱型，试验前高度为^。，半径为r0，试样试验前的干密度为肌，浸水后试样的高度增加到^。+△^，半径增加h+△r，则膨胀后试样的干密度P，。为：～2币i面寿而(2)给上式右端的分子和分母同除以试样试验前的体积"：k，则有～=面百‰。)式中：d，=等为径向膨胀率；以=等为轴向膨胀率。由于本文试验使用的仪器为固