强弱膨胀土胀缩变形特性的试验研究

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1、国内图书分类号：TU41密级：公开国际图书分类号：研究生学位论文强弱膨胀土胀缩变形特性的试验研究年级2015级姓名刘奔放申请学位级别工程硕士专业地质工程指导老师郭永春副教授二零一八年五月ClassifiedIndex：TU41U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisEXPERIMENTALSTUDYONSWELLINGANDSHRINKAGEDEFORMATIONCHARACTERISTICSOFSTRONGANDWEAKEXPANSIVESOILSGrade：2015Candidate：LiuBenfangAcademicD

2、egreeAppliedfor：MasterSpeciality：GeologicalEngineeringSupervisor：ViceProf.GuoYong西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文通过采用研制改进的膨胀力和膨胀率试验装置、多孔刻度板装置和π尺装置分别对云南呈贡地区强膨胀土和四川眉山弱膨胀土进行了膨胀力、膨胀率、收缩率、吸力和胀缩循环试验，得到了其与含水率的变化规律，主要研究成果如下：1.通过研制改进的膨胀试验装置，得到了膨胀力和膨胀率随含水率变化之间的关系，膨胀力在达到最大值后弱膨胀土不会随着含水率的增大而增大，而强膨胀土的膨胀力则随着含水率的继续增大而急剧衰减

3、；膨胀率随着含水率的增加而呈现出快速、慢速和膨胀稳定三个阶段；根据其试验曲线得出膨胀系数的与含水率的规律，并得出膨胀力和膨胀率方程，为工程实践提供有效的帮助。2.通过研制改进的多孔刻度板测收缩的试验装置，得到收缩变形与含水率之间的关系，得出膨胀土收缩经历快速、慢速和收缩稳定三个阶段，且其达到各个阶段的时间大致相同，竖向收缩值大于径向收缩值，分析了各个阶段失水收缩的原因；根据试验曲线得出收缩系数与含水率的关系，并得出线收缩和体收缩方程；用滤纸法得到基质吸力与含水率的关系，得出收缩变形与基质吸力密切相关。3.通过研制的π尺测量胀缩循环的试验装置，通过先收缩后膨胀和先膨胀后收缩两种试验方案进行

4、比较，得出先收缩后膨胀其胀缩变形规律与传统试验装置相同，其胀缩变形与初始含水率的关系呈现出相反的规律；先膨胀后收缩试验，其膨胀变形与传统装置试验结果一致，但收缩变形规律与传统试验规律不同；该试验仍需进一步优化和探索。4．通过膨胀特性和收缩特性的对比，得出胀缩变形的本质是由于土体水分变化而引起，通过胀缩机理和胀缩驱动力来分别分析了膨胀土胀缩变形的细微观变化过程，得出晶格膨胀理论的合理性和不足，相比晶格膨胀理论双电层理论更能全面充分的解释胀缩机理。关键词：膨胀土；多孔刻度板；π尺；胀缩特性；膨胀系数；收缩系数西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractInthispaper,som

5、etestsofpropertiesofstrongexpansivesoilinChenggongofYunnanandweakexpansivesoilinMeishanofSichuanwerefinishedbyusingtheimprovedswellingforcetestingdevice,inflationratetestingdevice,porousscaleplatedeviceandπrulerdevicerespectively.Thesetestsincludeexpansionforcetest,expansionratetest,shrinkagerate

6、testandthesuctionandswell-shrinkcyclingtest.Themainresearchresultsareasfollows:1.Throughtheimprovedexperimentdevice,theexpansionforceismeasuredandtherelationshipbetweeninflationratechangesandmoisturecontentareprobablydetermined:Aftertheexpansionforcereachingitsmaximum,itwillnotincreasewiththemois

7、turecontentinweakexpansivesoil,whileitdecreasesdramaticallywiththeincreaseofmoisturecontentinstrongexpansivesoil;Theexpansionratepresentsthreestagesduringtheincreaseofmoisturecontent:fast,slowandstabilization.According