膨胀土的力学特性及改性方法研究.pdf

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1、膨胀土的力学特性及改性方法研究汪学军(安徽芜铜长江高速公路有限公司，安徽合肥230022)摘要：文章结合当前的膨胀土研究成果，介绍了膨胀土的力学性状与变形特征，从微观上了解了膨胀土的结构及其渗透性质特征，指出其强度主要受密度、含水率、裂隙的发展的影响；对常见的石灰改性和水泥改性进行了详细介绍，2种方式各有利弊，联合使用可获得良好的效果。关键词：膨胀土；力学性状；石灰改性；水泥改性中图分类号：TU443文献标识码lA文章编号：1673—5781(2014)02—0236—03法、差热分析法及电子显微镜法，分析膨胀土的微观结构，获得了良好的效果。1膨胀土的力学性状1．2渗透性对膨胀土的胀缩性

2、进行分类是因地制宜地解决膨胀土的裂隙较为发育，土体内存在着孔隙流不同地区膨胀土问题的有效方法，一般是通过自由膨体，但是膨胀土中以蒙脱石为代表的黏土矿物较多，胀率测定进行分类。文献[1]指出，采用单个或少数而黏土的渗透性比较差，因此，膨胀土的渗透性会出几个判别指标进行膨胀土等级判别的传统方法简便现一个由大急剧变小的变化，孔隙水的运动规律描述易行，符合工程建设需要，但是影响膨胀土胀缩性的常用达西定律_3表示，即因素很多，且这些指标在获取时具有一定片面性、随72===一是足(+)(1)机性和不确定性，不能全面反应其膨胀特性。因此，、pwg／其中，为流速；22为位置高度；为孔隙水压力；pw模糊数

3、学判别法、灰色聚类法、人工神经网络模型以为水的密度；g为重力加速度；kws为饱和土的渗透系及可拓学理论等也应用于膨胀土的判别，并取得了较数，主要与土体的孔隙比有关；忌为孑L隙水的相对渗好的效果。故在实际研究中，应根据不同的应用(如透系数，主要与土体的孑L隙比e、土体的结构性饱和工程建设需要、科学研究需要等)，分别采用不同的方度S或吸力(一)有关。式进行膨胀土的正确合理分类，从而满足相应的应用孔隙水渗透系数的测定，比较有代表性的是建立需求。在Brooks和Corey经验公式之上的关系式，即1．1膨胀土的微观结构走(S)一1，(一)≤(一i)；土体的物理力学性质是由其组成、结构、分部等厂(一

4、w)ul0—]十r一决定，有必要深入了解膨胀土的微观结构。土体颗粒z‰L一．J’的形状、大小、联结及其相互排列的形式以及孔隙的(一)>(U一U)b(2)大小、形状等都是膨胀土性能的重要决定因素。膨胀其中，口为试验参数，Alog(u一“)b／Ae；qo为孔隙比土的层面裂隙较为发育，而通过扫描电镜观察发现，等于e。时的孔隙尺寸系数；(“一)为孔隙比等于膨胀发生在粒土团粒内和胶结物中，也可发生在黏土e。时的进气压力。基粒中，非饱和土体中的孑L隙可分为团粒间孔隙和粒孔隙气渗透性通常用达西定律表示，即问孔隙，这一微观结构为膨胀土的宏观表现提供了理一鱼＆(3)论依据。g文献[2]运用综合鉴定法，即运

5、用x射线折射其中，志为干土孔隙气体体积，与土体孔隙比e有关。收稿日期：2014—03—16；修改日期：2014—03—26作者简介l汪学军(1968一)，男，安徽太湖人，安徽芜铜长江高速公路有限公司高级工程师236《工程与建设》2014年第28卷第2期孔隙气体渗透性系数同样与土体的结构性、孔隙比文献[9]指出，含水率、密度以及裂隙是影响膨胀土强和饱和度S有关，其测试较易实现。度的3个因素，且含水率和裂隙对强度的影响较大，实际中，饱和度s增大，孔隙水渗透系数是增密度的影响则较小，可以忽略不计。此外，在经历干大，孑L隙气渗透系数志减小，且在含水量小于最优含湿循环后，膨胀土的强度有衰减，但这也

6、是裂隙发展水量时，忌减小很缓慢。的结果，且在5次循环后的强度下降已不明显。在工在接近最优含水量时，含水量的微小增加将引起程设计中，往往要考虑含水率的变化和裂隙发展的影尼迅速减小；当含水量等于或超过最优含水量时，尼响，其中裂隙发展后的强度可以用经历5次干湿循环基本为0，只有渗水。后的强度近似代替。文献[4]指出，膨胀性黏土矿物含量越多，渗透系文献[10]指出，膨胀土具有超固结性，并且超固数越低，渗水性越差，且原状土经扰动后，土颗粒重新结性越明显，从峰值强度达到稳定强度状态时所需要排列，微结构遭到破坏，渗透性大大降低。的变形越大，抗剪强度也越大；裂隙越发育，其压缩性同时，膨胀土的渗透系数随着

7、土体吸力增加、含越高，超固结性越弱，抗剪强度指标越小。实际上，膨水量减少急剧降低，与含水量的关系可用指数函数形胀土干缩湿胀的胀缩性：，与其宏观、微观结构密切相式表达。关，胀缩等级越高的膨胀土，其微裂隙、微孔隙发育于1．3强度及变形特性颗粒定向度高，结构性愈强。国内外在膨胀土的相关问题研究中，对其胀缩性膨胀土遇水软化发生体积膨胀的现象，主要是在亦即变形性质的认识研究较为深入，在剪切强度方面，组成膨胀土的黏土矿物颗粒与水的接触面上，由于