膨胀土在高压力下强度特性研究.pdf

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1、年月矿业安全与环保第卷第期膨胀土在高压力下强度特性研究李海晓，林楠，杨晓军浙江大学土木系，浙江杭州；黄河水利委员会勘测设计研究院，河南郑州）摘要：在南水北调某干渠地段选择了同一地层、同一钻孔获取的同一组膨胀土样，采用直剪仪、普通三轴仪、高压三轴仪，在饱和条件下对原状膨胀土进行了力学强度特性研究，得出了反映膨胀土强度特性的力学参数及特性。关键词：膨胀土；饱和条件；力学强度特性；软弱夹层中图分类号：文献标识码：文章编号：（）!膨胀土的物理性质式中!—抗剪强度（）；"—剪切面上的法向压力（）；南水北调中线工程某干渠地段位于

2、膨胀土分布—凝聚力（）；地区，地层性质较为复杂；土质为砂质粘土、重粉质#—内摩擦角（）；壤土、重壤土、轻壤土、粘土、重砂壤土、中粉质壤土、（#）（）粉质粘土等。膨胀土有湿如油、干如铁特点，在天然#（）干燥状态如岩石，故称之膨胀软岩土。土体是由固体颗粒及孔隙中的水或水和气体膨胀土裂隙发育，无规律性，裂隙的形状有网所组成的三相体。土体受荷载作用后，在短暂时间状、竖向、水平向及斜交等，大部分呈闭合状态；缝壁内，孔隙水不能完全消散，则剪应力由固体颗粒骨架平滑并具有油脂光泽，有擦纹；土体内含有铁、锰结承受，而任何面上的法向应力

3、由固体颗粒骨架和孔核或石灰质结皮，呈褐色或白色斑纹。膨胀土中有薄隙水或气体承受；即有："称为有效应"，"层夹泥层夹泥层厚）。本文选择从同一力，称为孔隙压力。地层、同一钻孔获取的同一组土样，采用直剪仪、普用（""）和（""）作莫尔通三轴仪、高压三轴仪，在饱和条件下对原状膨胀土强度包络线图。进行强度特性研究。$膨胀土的抗剪强度研究"强度参数$#!膨胀土的抗剪强度"#!莫尔库仑破坏准则对余组原状膨胀土样进行固结快剪和固土的抗剪强度是土体抵抗土体颗粒间产生相互结不排水剪试验，用同一组土样制备一组固结滑动的极限能力，一般说来，

4、它与颗粒表面的物理和快剪试件和一组固结不排水剪试件。固结快剪试验化学性质有关，非常复杂。但从统计学观点看，可由施加级垂直压力、、、）。固结两部分组成：一部分与颗粒间的法向应力有关，通常不排水剪试验施加级围压（"、、、成正比例关系，其本质是摩擦力；另一部分是与法向）。试验结果见表中编号、、。由试验结应力无关的抵抗颗粒间相互滑动的力，通常称为粘果资料可见：固结快剪的抗剪强度，#皆比三聚力，写成公式为：轴固结不排水剪的抗剪强度、#大。以第组!"#（）膨胀粘土为例，膨胀土的，#，也可表示成为，#。这是因为固结快剪的剪切"""

5、"面边界受到试样盒的约束限制，只在水平方向发生（）剪切破坏；而三轴固结不排水剪的剪切面不受边界条件约束限制，破坏面一般是试样的软弱趋势面。所收稿日期：以，三轴抗剪强度参数能真实的反映膨胀粘土的抗作者简介：李海晓（，男，工程师，在读博士研究剪强度特性。生。··年月矿业安全与环保第卷第期表某渠段膨胀粘土抗剪强度参数值三轴抗剪强度直剪抗压强度取样深总强度有效强度编号名称无侧限抗压凝聚力摩擦角凝聚力摩擦角凝聚力摩擦角备注度强度!!!!!!膨胀砂质粘土膨胀粘土高压三轴膨胀重粉质粘土膨胀粘土高压三轴膨胀砂质粘土夹泥层膨胀粘土高压

6、三轴、裂隙!"#莫尔强度成两组三轴试件，第一组切取不含软弱夹层部位的对三组膨胀土样进行高压三轴固结不排水剪土样，第二组切取含软弱夹泥层的土样。在同一台三试验。施加级围压力（"、、、、轴仪上进行固结不排水剪试验。两组试验施加、、）。莫尔强度包络线见图。试样相同等级的围压力，施加的围压分为级（"、在由低围压力到高围压力的作用下，莫尔强度包络、、）。试验结果见表中编号膨胀砂线并不完全与破坏应力圆相切；包络线随围压力增质粘土和图。第一组膨胀砂质粘土抗剪强度参数大呈非线性变化。包络线压力轴有一个明显的转折值!，!；!，!点，包

7、络线压力轴向下弯曲，不能视为一切线。通过。第二组含有软弱夹泥层的膨胀砂质粘土抗此转折点可分为前后两枝直线，与转折点相对应的剪强度参数值!，!；!"称为控制压力"和"（"为有效应力，"，!。从图（）上可看出，含夹泥层为总应力。当""、""时，前枝直线的莫的土样强度完全由夹泥层的强度决定，由于强度参尔强度参数为!，!和!，!；当""、数指标随围压的改变不敏感，所以这样的试验间接""时，后枝直线的莫尔强度参数为!，!上是夹泥层的试验；同时也说明了同一组土样，和!，!。以第组原状膨胀粘土为例，试样在因为制样时切取的部位不同，

8、试样的强度有所差异，常压力作用下（"、、、），莫尔强度其强度数值相差很大，!相差倍，!相差倍；包络线见图，莫尔强度包络线近似为一直线；强度!相差倍，!相差倍。所以在现场实际参数!，!；!，!取样时，要切实注意地层土性的不均匀性，防止所取。试样在高围压作用下（"、、得的材料不全面。），莫尔强度包络线近似为一直线；强度参数!，!；!，!。反映了膨胀