原状膨胀土剪切损伤演化的定量分析

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1、第23卷第9期岩石力学与工程学报23(9)：1428～14322004年5月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMay，2004*原状膨胀土剪切损伤演化的定量分析123卢再华陈正汉蒲毅彬12(海军工程大学文理学院武汉430033)(后勤工程学院土木系重庆400041)3(中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室兰州730000)摘要根据原状膨胀土在非饱和三轴剪切试验过程中的CT扫描结果，定义了一个基于CT数据的原状膨胀土的结构损伤变量，建立了剪切过程中膨胀土的损伤演化方程。关键词土力学，膨胀土，非

2、饱和土，三轴剪切试验，CT，损伤变量，损伤演化方程分类号TU443文献标识码A文章编号1000-6915(2004)09-1428-05QUANTITATIVEANALYSISONDAMAGEEVOLUTIONOFINTACTEXPANSIVESOILDURINGTRIAXIALSHEARINGTEST123LuZaihua，ChenZhenghan，PuYibin1(DepartmentofBasicCourses，NavyUniversityofEngineering，Wuhan430033China)2(DepartmentofCivilEngineeri

3、ng，LogisticalEngineeringUniversity，Chongqing400041China)3(StateKeyLaboratoryofFrozenSoilEngineering，CAREERI，CAS，Lanzhou730000China)AbstractBasedonthecomputerizedtomography(CT)scanningresultsofnaturalexpansivesoilduringtriaxialshearingtest，adamagevariableofnaturalexpansivesoilisderive

4、dfromthecomputerizedtomographyscanningdata，andthedamageevolutionequationofexpansivesoilduringshearingisalsodeveloped.Keywordssoilmechanics，expansivesoil，unsaturatedsoil，triaxialshearingtest，CT，damagevariable，damageevolutionequation状膨胀土在非饱和三轴剪切试验过程中裂隙等内部1引言结构的变化进行了动态量测，得到的CT图像和CT数据比较直

5、观地反映了原状膨胀土剪切引起的结构[5]膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩变形特损伤演化过程。本文的目的是根据所得到的CT[1]试验数据，定义描述膨胀土内部裂隙发育程度的结性。在干旱、降雨的气候条件下，土体反复胀缩，造成土层中分布着大量的不规则网状裂隙，在我国构损伤变量，分析剪切过程中膨胀土结构损伤的变[2]化规律，建立膨胀土的剪切损伤演化方程，从而为膨胀土又称为裂土。裂隙破坏了膨胀土的完整性，导致其工程性质恶化。如成昆线、焦枝线、成渝线、建立包含裂隙影响的膨胀土力学模型和改进膨胀土南昆线和阳安线等10多条铁路通过较长的膨胀土工程分析方法提供理论依据。地区，经常

6、发生路基病害和大滑坡，虽花费数亿元[3]2膨胀土三轴剪切试验CT扫描结果之巨，仍屡治不止，被称为岩土工程的“癌症”。可见，裂隙等结构损伤对膨胀土力学特性的影响不容忽视。鉴于此，笔者研制了能和CT机配套使用在中国科学院兰州寒区旱区环境与工程研究所[4]的非饱和膨胀土三轴仪，并利用该仪器对南阳原冻土工程国家重点实验室的SIEMENSSOMATOM2002年8月1日收到初稿，2002年10月9日收到修改稿。*国家自然科学基金(10372115)资助课题。作者卢再华简介：男，30岁，博士，1994年毕业于焦作工学院采矿系采矿工程专业，主要从事非饱和土与特殊土的力学特性研

7、究工作。第23卷第9期卢再华等.原状膨胀土剪切损伤演化的定量分析•1429•plus型X射线螺旋卧式CT机上，笔者对南阳原状膨胀土进行了非饱和三轴排水剪切试验，同时，在表1试验方案及剪前试样初始条件Table1Testschemeandoriginalstateofsample剪切过程中对试样断面进行CT扫描，观测内部结构的变化。试验方案如表1所示，共进行了6个试试验方案干密度含水量－3/g·cm/%样的三轴剪切CT试验，试验结果详见文[5]。图1吸力/kPa净围压/kPa试样编号为其中吸力和净围压均较低的2号试样的2个扫描2531.6723.21005021.

8、6822.1断面(1，2