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《重塑膨胀土膨胀变形特征的试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、中国地质大学（武汉）学历硕士研究生学位文献综述学号:1201410702姓名:艾密学院:三峡中心题目:重塑膨胀土膨胀变形特征的试验研究学科(专业):地质工程（工程）导师姓名:刘清秉攻读学位:硕士2016年09月30日11评语对课程论文的评语:平时成绩：课程论文成绩：11总成绩：评阅人签名：注：1、无评阅人签名成绩无效；2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效；3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。11重塑膨胀土膨胀变形特征的试验研究一、引言膨胀土是现代工程地质学中新开拓的一个特殊领域,也是土质学中新近发现对于工程
2、建筑物具有特殊危害的一类特殊土川，它主要是由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的,是具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土。膨胀土的灾害主要是其失水收缩、吸水膨胀引起的。不均匀的膨胀和收缩使土体拉裂，破坏了土体的完整性；而吸水膨胀使土体密度降低，两者皆可使其强度降低，造成工程坡体失稳滑塌等工程灾害。另外，受限制的强烈胀、缩会造成建筑物拉、胀裂破坏等。二、国内外研究现状膨胀性是膨胀土最为显著的特征。关于膨胀土膨胀性的研究要追溯到上实际40年代,1938年美国幵垦局在俄勒闪州欧维希的一座钢制虹吸管基础工程中首次认识到粘
3、土膨胀的问题。接着到上世纪50年代,Holtz和Gibbs开始对膨胀性粘土的工程性质展开了研究,后来众多学者陆续对膨胀土的膨胀特性展开了一系列的研究。膨胀土膨胀特性的试验研究方法主要包括自由膨胀和侧限约束下的膨胀试验。用以评价膨胀土膨胀特性的试验指标主要有膨胀率和膨胀力。然而目前试验方法尚未规范化,采用的方法不同,所得的结果也不尽相同。对于膨胀率的测量,主要的试验方法包括自由膨胀率测试法,无荷和有荷侧限膨胀率测试法。自由膨胀率主要用来判别膨胀土,一般认为自由膨胀率大于20%的粘性土才可称之为膨胀土。但是很多学者对利用自由膨胀率的方法来
4、判别膨胀土产生了质疑,他们进行了一系列的研究分析,并提出了相关修正建议。有荷侧限膨胀率主要用来模拟工程实际中存在上覆土压力的状态。膨胀力的测量方法较多,总体归纳为四种:膨胀加压法、恒体积法、分级加荷膨胀法和平衡加压法。这四种方法中釆用较普遍的是恒体积法,因为恒体积法较符合工程实际,且简便,试验时间短,但恒体积法只能测得纵向膨胀力,而无法获得径向膨胀力。对于径向膨胀力测试方法的研究,国外Zeitlen,Franklin、Avsar等开展了相关研究,并取得了很多有价值的成果;国内杨庆巧妙地设计了一种侧限膨胀试验仪器,可以量测径向膨胀力,而
5、且由于侧压量测部分的刚度较大,因此可以忽略径向应变,11可以说是真正意义上的恒体积膨胀力试验测试仪。关于初始状态对膨胀土膨胀性的影响,陈孚华曾对美国洛基山区各种类型的膨胀土做过几千次膨胀试验,结果表明膨胀压力受初始含水量、饱和度以及试样厚度的影响不大,而是随初始干密度的增大而增大。Komine采用恒体积法对压实膨润土的一维膨胀试验研究表明,最大变形和和最大膨胀力与初始含水量几乎无关,而是随初始干密度的增大而增大。Basrna分别采用膨胀加压法、分级加荷膨胀法、平衡加压法对影响膨胀特性的因素进行了试验研究,结果表明膨胀压力和膨胀应变随初
6、始干密度、粘土含量的增大而增大,随初始含水量的增大而减小。缪林昌等的研究成果表明,膨胀土的膨胀率和膨胀量与初始含水量成反比,与初始干密度成正比。林青芝和王顺分别对江苏段与南阳膨胀土的膨胀特性进行研究共同得出了膨胀土的无荷膨胀率与初始含水量之间呈线性关系,而有荷膨胀率与上覆荷载之间是半对数的关系这样的结论。此外,文献【22-30】都深入研究了不同初始状态对膨胀土膨胀特性的影响,并取得了丰硕成果。二、膨胀土的膨胀机理在所有理论中,应用较普遍是晶格扩张理论和双电层理论。粘土矿物亲水性的产生原因:由于其具有高度的分散性、较大的比表面积和表面自
7、由能,再加上晶格置换作用等引起电荷不平衡,使土颗粒表面带有大量负电荷,从而能较强地吸附周围的水分和阳离子产生水化现象。图2-1双电子层示意图“粒间膨胀”:即双电层理论。由于水化作用,粘土矿物颗粒表面及其所吸附阳离子形成了较发育的表面溶剂化层,即双电层(如图2-1)。双电层内的离子吸附水分子,11使之在电场力作用下定向排列,在粘土颗粒周围形成结合水膜,结合水膜增厚“楔开”粘土颗粒,使颗粒间距离变大,从而产生膨胀。双电层理论主要基于粘土颗粒表面双电层中结合水膜厚度变化来解释粘土胀缩变形现象的。粘土中结合水膜的厚度,特别是弱结合水膜的厚度主
8、要取决于双电层中扩散层的厚度。“晶格膨胀”:主要是针对于具有活动性晶格(即膨胀晶格构造)的粘土矿物(如蒙脱石类),其晶面间距(C轴和b轴)因吸附水分子而扩展,其晶层间由弱化学键连结,彼此连结不牢靠,晶格格架(如图2-2)
