分散性土强度特性试验研究

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分散性土是一种具有特殊性质的土,它在低盐量或纯水中由于离子间的斥力大于引力,从而导致粘土颗粒发生分散,若遇流动的水即被带走,在实际工程中主要表现为抗冲蚀能力低、抗渗性能差,给实际工程带来了严重的危害,分散性土也因此在近些年来备受关注。目前对于分散性土的研究主要集中在其分散机理、鉴定方法、改良以及抗渗性能等方面,现有的研究成果对于工程实践仍缺乏足够的理论指导,尤其在分散性土强度方面,加之随着经济的迅速发展,分散性土地区基础工程建设的数量和规模急剧增大,使得对分散性土强度特性的研究更具有实际意义。本文利用杨凌黄土进行人工配制分散性土,进行了不同初始含水率和不同初始干密度下分散性土和黄土的常规三轴剪切试验,得到了分散性土在不同初始条件下的强度特性,分析了分散性土的应力应变曲线、试样破坏形态以及抗剪强度指标随初始条件的变化规律,并与母土黄土在相同初始条件下进行了应力应变关系曲线和抗剪强度指标的对比。研究结果表明:(1)分散性土的应力应变关系曲线形态受初始围压、含水率和干密度影响明显,在小围压、低含水率和高干密度条件下应力应变曲线有明显的峰值,呈软化型;随着围压和含水率的增大,应力应变曲线逐渐由软化型向弱硬化型或硬化型转变,不再出现峰值;极限主应力差随围压和干密度的增大而增大,随含水率的增大而减小。(2)分散性土试样的破坏形态随初始条件的改变而改变,在低围压和低含水率下试样呈脆性破坏,剪切后多有剪切带的出现,表现为单一剪切破坏或单一局部剪切破坏,对应的应力应变曲线为软化型;在同一围压和含水率下,随着干密度的增大,试样的体积变化由剪缩向剪胀转变,对应的应力应变曲线也由硬化型向软化型转变;在同一含水率和干密度下,围压的增大使得应变硬化和剪缩现象更为明显;在同一围压和干密度下,含水率的增大使得剪缩现象更为明显,剪切过程中呈塑性破坏,应力应变曲线为硬化型,剪切后的试样不再有剪切带出现,呈明显的鼓状。(3)分散性土的粘聚力随含水率的增大而减小,干密度越大受水分影响越强烈,下降的幅度也就越大,二者用指数关系拟合具有良好的相关性;粘聚力随干密度的增大而增大,含水率越低增长的幅度越大,二者呈指数关系变化;分散性土的内摩擦角随含水率的增大而减小,与含水率呈对数关系变化;内摩擦角随干密度的增大有少量增大,近似呈线性变化。(4)此次试验在分散性土的配制过程中所掺入的碳酸钠并没有改变母土黄土的力学性质,分散性土与黄土在相同条件下的应力应变关系曲线和抗剪强度指标的变化规律相同并且大小差别很小,所配制的分散性土与母土黄土具有相同的应力应变特性和抗剪强度特性。(5)分散性土在静、动荷载作用下的应力应变关系曲线及抗剪强度指标随初始条件(围压、含水、干密度)的变化规律相同。
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