黏土矿物对黄土力学性质影响的试验研究

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黄土力学性质直接影响场地建设的安全性,而黏土矿物作为土骨架的重要组成部分对黄土力学性质的影响尤为重要。为此,本文通过对三种类型的黏土矿物(伊利石,高岭石和蒙脱石),制备掺入不同增量黏土矿物的重塑试样,进行了高压固结试验和固结快剪试验,分析黏土矿物种类和增量对固结特性和剪切特性的影响。得到以下结论:(1)不同矿物种类及增量的重塑黄土,其压缩应变均随竖向应力的增大而增大。当含水率相同时,在同一竖向应力作用下,随着矿物增量的增大压缩应变逐渐减小,而掺入不同含量蒙脱石对应的压缩应变变化规律与之相反。当黏土矿物增量相同时,在同一竖向应力作用下,压缩应变随含水率的增大而逐渐增大。此外黏土矿物种类和增量不会影响压缩曲线的变化趋势,其变化趋势均表现为孔隙比随着竖向应力的增大而逐渐减小。然而,在相同竖向应力作用下,掺入伊利石和高岭石的两种重塑黄土的孔隙比均随着黏土矿物增量的增大而增大,但掺入蒙脱石的重塑黄土的孔隙比随着蒙脱石增量的增大而减小。(2)不同矿物种类及增量的重塑黄土,其剪应力-剪位移关系曲线的变化趋势大致分为三种形式:当竖向固结应力较小时,曲线表现形式为软化型;随着竖向固结应力的增大,软化型曲线逐渐转化为理想弹塑型;随着竖向固结应力的继续增大,曲线从理想弹塑型又逐渐转化为硬化型,且掺入蒙脱石的重塑黄土的变化规律相对于分别掺入伊利石和高岭石的来说更加的明显。(3)掺入相同种类黏土矿物的重塑黄土的抗剪强度均随着竖向固结应力和黏土矿物增量的增大而呈现出线性增大趋势,同样试样对应的抗剪强度指标也随掺入黏土矿物含量的增大而增大。掺入伊利石和高岭石的重塑黄土对应的抗剪切变形能力相对强于掺入蒙脱石重塑黄土抵抗剪切变形的能力。但掺入蒙脱石黏土矿物的试样,在相同情况下,引起抗剪强度指标变化范围相对于分别掺入伊利石和高岭石黏土矿物试样较弱。(4)掺入粒径为0.5 μm的伊利石矿物试样的压缩屈服应力较大,屈服后阶段试样对应的抵抗变形的能力大于掺入粒径为10μm伊利石矿物的试样;掺入0.5 μm的伊利石矿物试样的软化程度相对较明显且在高固结应力和增量较大的情况下,应力-应变曲线仍为软化型。掺入0.5 μm的伊利石矿物增大了试样的残余强度,掺入0.5μm的伊利石试样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角均大于掺入10μm的伊利石矿物试样。掺入伊利石矿物含量越大,因伊利石粒径小所导致的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力的增大程度越明显。
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