膨胀土膨胀变形试验分析

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1、分类号:密级:UDC:单位代码:10078华北水利水电大学硕士学位论文膨胀土膨胀变形试验研究EXPERIMENTALSTUDYONSWELLINGDEFORMATIONOFEXPANSIVESOIL研究生姓名：李磊指导教师：顾金才院士黄志全教授专业名称：岩土工程所在学院：资源与环境学院2015年5月万方数据万方数据独立完成与诚信声明本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果并撰写完成的。没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，本学位论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研

2、究成果，也不包含为获得华北水利水电学院或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：保证人（导师）签名：签字日期：签字日期：学位论文版权使用授权书本人完全了解华北水利水电学院有关保管、使用学位论文的规定。特授权华北水利水电学院可以将学位论文的全部或部分内容公开和编入有关数据库提供检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段复制、保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文原件或复印件和电子文档。（涉密的学位论文在解密后

3、应遵守此规定）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：万方数据万方数据本硕士学位论文得到了国家自然科学基金:“考虑各向异性的压实膨胀土细观膨胀力模型及其验证”（项目编号:51209093）河南省科技创新人才计划:“膨胀土边坡安全性研究”（英文名称“PlanForScientificInnovationTalentofHenanProvince”）资助万方数据华北水利水电大学硕士学位论文万方数据摘要膨胀土膨胀变形试验研究摘要膨胀土主要是由强亲水性矿物蒙脱石和伊利石组成的，具有多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土。而蒙脱石颗粒一般呈扁平状，在应力作

4、用下其在空间的排列会有一定的优先取向，从而造成膨胀变形在竖向（平行于压实方向）和径向（垂直于压实方向）的差异，即膨胀各向异性。为研究在应力作用下膨胀变形在不同方向的差异性，本文利用固结仪、非饱和三轴蠕变仪对加入膨润土的膨胀土进行了一系列的研究。取得的主要研究成果，归纳如下：（1）分析了膨胀土膨胀变形的机理，通过膨胀土的常规试验，得出蒙脱石矿物含量的增加，导致其膨胀性提高。（2）利用固结仪进行了侧限浸水膨胀试验，通过分析不同竖向荷载下的膨胀应变规律，结果表明：竖向荷载越大，膨胀变形越小，竖向荷载对膨胀变形的抑制作用在其较小时较为明显；膨胀变形时程曲线可以分为吸水

5、膨胀、加速膨胀、缓慢膨胀三个阶段，通过对比分析，选用与DoesResponse模型类似的Logistic函数来描述膨胀变形随时间的变化规律；结合膨胀变形时程规律及膨胀应力应变关系建立了反映时间效应的膨胀应力应变关系。（3）利用非饱和三轴蠕变仪主要研究了膨胀土体积应变特性，结果表明：单向应力作用下，应力增大，膨胀体积应变减小，其吸水膨胀至稳定的时间也减小；三向应力作用下，研究了膨胀体积应变、体积应力、吸水量之间的关系，并对已有的三维膨胀模型进行了简要的分析。（4）竖向及径向的膨胀变形随吸水量的变化表现出了各向异性，且这种异性因应力的不同而不同；基于广义胡克定律，

6、在假设膨胀符合各向同性、小变形及线弹性的基础上建立了能够反应膨胀土膨胀各向异性的膨胀模型，并对模型中涉及的膨胀泊松比进行了分析，指出不同方向应力的比值、应力差及干密度是影响膨胀泊松比的重要因素；运用建立的各向异性膨胀模型，对试验数据进行了分析，表明该模型在一定程度上能够反映不同方向应变与不同方向应力之间的关系。关键词：膨胀土；膨胀变形；各向异性；本构模型；膨胀泊松比I万方数据华北水利水电大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTEXPERIMENTALSTUDYONSWELLINGDEFORMATIONOFEXPANSIVESOILABSTRACTExpan

7、sivesoilisahighlyplasticclaycomposedofmontmorilloniteandillitewhicharestronglyhydrophilicclaymineral,anditstypicalcharacteristicsiswater-swelling,dehydration-shrinking,Inaddition,italsohasmulti-fissureandintensityattenuation.Themontmorilloniteparticlesisgenerallyflat,itsspatialarran

8、gementwillhaveprefe