壓實紅黏土增(減)濕變形特性研究.pdf

1、　　紅黏土具有失水開裂、遇水泥化的典型水敏性特征，而紅黏土所在地一般雨量充沛、四季分明。因此，修筑在地表淺層的紅黏土路基不可避免地會與大氣和地下水發(fā)生強烈的相互作用，使得路基土體處于反復的增(減)濕循環(huán)過程中，從而引起路基運營階段性能弱化，導致沉降、開裂、滑塌等工程災害。然而，目前關于紅黏土增(減)濕變形的研究尚不多見，對水分對其微觀孔隙的影響機制研究更是少之又少。所以，開展壓實紅黏土增(減)濕變形特性研究無疑具有重要的理論價值和工程意

2、義。論文以洞新高速公路某標段填料取土場的紅黏土為研究對象，通過室內試驗研究了不同初始狀態(tài)下壓實紅黏土的失水收縮變形特征、側限膨脹變形特征和三軸濕化變形特征，主要研究內容及結論如下：
　　1)研究了洞新紅黏土的基本特性，揭示了紅黏土壓實特性與工程特征的相關性，分析了各工程特征指標隨壓實度的變化規(guī)律，并針對性的給出了某些工程病害的防治建議。
　　2)開展了自然風干條件下不同壓實度紅黏土的收縮試驗，證明了壓實后紅黏土依然發(fā)

3、生強烈的收縮，且其收縮過程不同于一般黏性土，可分為結構收縮、比例收縮、殘余收縮和零收縮四個階段。然后利用壓汞法測得不同脫濕狀態(tài)下壓實紅黏土的孔隙分布特征，揭示了失水收縮過程中孔隙發(fā)生演變的過程。結果表明，失水過程的前階段(偏濕時)大孔隙優(yōu)先收縮，達到殘余階段后小孔隙發(fā)生收縮。
　　3)開展了側限條件下不同初始狀態(tài)壓實紅黏土的無荷膨脹率試驗，得出壓實紅黏土的無荷膨脹大致可分為加速膨脹、緩慢膨脹和膨脹穩(wěn)定三個階段，且紅黏土的最大膨

4、脹率與初始干密度和初始含水率都基本呈線性關系，初始干密度越大，初始含水率越小，其膨脹率越大，但干密度對其影響不如初始含水率對其影響顯著。
　　4)提出了限制膨脹法測試膨脹應力的新方法，開展了側限條件下不同初始狀態(tài)壓實紅黏土的膨脹力試驗，發(fā)現(xiàn)在相同初始狀態(tài)下，限制膨脹法所測的膨脹應力都小于膨脹反壓法所測的值，說明黏土晶間和粒間吸水自由膨脹后發(fā)生了―不可逆‖的膨脹變形。而對壓實紅黏土進行孔徑測試分析可知，相同干密度試樣，制樣含水量

5、對壓實土體的孔隙分布影響顯著，試樣吸水后限制其膨脹與允許其自由膨脹對中孔影響很大，在限制土體吸水膨脹條件下，土體呈現(xiàn)大孔孔徑變小和中、微孔孔徑變大的演化過程。
　　5)對于滲透系數(shù)較低的黏性土，提出了砂芯試樣加快吸力平衡的新方法，研制了相配備的制樣裝置，并從試驗和數(shù)值兩個角度對于加快吸力平衡時間的效果和對其應力應變的影響程度兩個方面展開了研究。事實證明砂芯試樣可將其吸力平衡時間縮短3~5倍，而2%的置換砂率是砂芯試樣的最優(yōu)置換

6、砂率。
　　6)利用改進的三軸儀，開展了三軸應力狀態(tài)下不同初始狀態(tài)壓實紅黏土的濕化變形試驗，根據(jù)其應變增量隨含水率增量的變化規(guī)律，可以將濕化變形過程分為啟動階段、加速階段和穩(wěn)定階段三個階段。在相同的應力狀態(tài)下，初始干密度和初始含水率都對最終濕化變形量影響顯著，初始干密度越小，初始含水率越低，濕化變形量越大。而且在整個濕化過程中，含水率與濕化變形基本同時達到穩(wěn)定狀態(tài)。
　　7)按照非飽和土力學的觀點，濕化試驗屬于基質吸

7、力減小引起的剪切試驗。參照鄧肯-張(Duncan-Chang)模型，提出了描述喪失的基質吸力與濕化變形之間關系的數(shù)學模型，并對試驗數(shù)據(jù)進行擬合得到了相關參數(shù)值。
　　論文的創(chuàng)新點：①從微觀孔隙角度揭示了吸水膨脹、失水收縮誘發(fā)土體變形的機制；②提出了限制膨脹法測試膨脹應力的新方法，該方法具有更加符合膨脹應力的定義、節(jié)省時間和空間以及實用性更加廣泛三個優(yōu)勢；③提出了砂芯試樣加快細粒土吸力平衡的新方法，該方法把傳統(tǒng)的軸向排水改成徑向