不同應(yīng)力路徑下的合肥膨脹土非飽和特性研究.pdf

1、膨脹土廣泛分布于合肥地區(qū)，具有水分敏感性和吸水膨脹失水收縮的特性，其非飽和特性在不同應(yīng)力路徑下表現(xiàn)不同，故研究不同應(yīng)力路徑下的非飽和膨脹土力學(xué)性質(zhì)具有重要的意義和工程價值。
　　論文基于合肥原狀膨脹土試樣，首先基于XRD、能譜儀實(shí)驗(yàn)(EDS)和基本力學(xué)實(shí)驗(yàn)分析了實(shí)驗(yàn)用土的成分和物理力學(xué)特性;應(yīng)用GDS三軸實(shí)驗(yàn)儀器研究了剪切速率、吸力、干濕循環(huán)等因素對非飽和強(qiáng)度和變形的影響，以及不同應(yīng)力路徑下非飽和特性，采用掃面電鏡(SEM)實(shí)驗(yàn)分

2、析了剪切前、后的膨脹土體的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行定量表征，并探討了微觀結(jié)構(gòu)的變化與宏觀力學(xué)性能之間的關(guān)系，得出以下的主要結(jié)論:
　　(1)實(shí)驗(yàn)用土的液塑限、最優(yōu)含水量分別為45％、27.1％和14.78％; XRD實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)用土粘土礦物以蒙脫石和伊利石為主;EDS分析膨脹土中的礦物元素主要是氧、硅、鋁、鐵四種元素。
　　(2)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度峰值約為610kPa，并隨含水量的增加而減小，峰值強(qiáng)度對應(yīng)的軸向應(yīng)變

3、則隨含水量的增大而增大，對應(yīng)的軸向應(yīng)變多在3％以下。
　　(3)三軸非飽和強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)用土的非飽和抗剪切強(qiáng)度隨著吸力和剪切速率的增大而增大，但隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加而降低。
　　(4)加軸壓應(yīng)力路徑可以改善膨脹土體的抗剪切性質(zhì)，加軸壓應(yīng)力路徑的抗剪切強(qiáng)度峰值與無路徑的情況下基本相同，但峰值強(qiáng)度對應(yīng)的軸向應(yīng)變則比無路徑的情況下減少50％以上;減圍壓應(yīng)力路徑下非飽和膨脹土體的抗剪切強(qiáng)度峰值比無路徑的情況下降低20％～50％左

4、右，且在剪切過程中很快的達(dá)到峰值強(qiáng)度;不同路徑下膨脹土體剪切破壞后殘余強(qiáng)度和峰值強(qiáng)度相差不大，且殘余強(qiáng)度隨著軸向變形的增加不發(fā)生明顯的降低;不同路徑下膨脹土體剪切過程中體積變化很小，變化率在2％的范圍內(nèi)，不發(fā)生剪脹現(xiàn)象。
　　(5) SEM試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合肥地區(qū)原狀膨脹土樣以層狀結(jié)構(gòu)和紊流結(jié)構(gòu)為主，干濕循環(huán)會破壞土體的微觀結(jié)構(gòu)。微孔隙面積大多分布在5～20um2附近，周長多分布在10～20um附近。剪切后土體的孔隙被明顯的壓密，微孔隙的