南寧膨脹土固結(jié)與蠕變特性試驗(yàn)研究.pdf

1、許多工程實(shí)例和研究均表明，以膨脹土作為基礎(chǔ)的市政工程、高速公路、高速鐵路及擋土墻等結(jié)構(gòu)物隨時(shí)間發(fā)展而逐步失穩(wěn)破壞，地基的長(zhǎng)期沉降、隧道施工時(shí)的地表沉降及變形等均與其固結(jié)和蠕變特性有關(guān)。膨脹土在全球分布非常廣泛，由它引起的工程事故頻繁，這給世界各國(guó)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而迄今為止，專(zhuān)門(mén)針對(duì)膨脹土的固結(jié)和蠕變特性的研究還未見(jiàn)有公開(kāi)報(bào)道。因此，對(duì)膨脹土進(jìn)行系統(tǒng)的研究很有必要也很緊迫?；趪?guó)內(nèi)外軟土固結(jié)與蠕變特性的研究現(xiàn)狀，在綜合分析相關(guān)文獻(xiàn)的

2、基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)家自然基金、湖南省自然基金和湖南省教育廳重點(diǎn)資助項(xiàng)目等科研課題的研究，本文展開(kāi)了南寧膨脹土固結(jié)與蠕變特性的研究工作。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和數(shù)值分析相結(jié)合的方法進(jìn)行了研究，主要取得了如下幾個(gè)方面的結(jié)論和研究成果：
　　1）基于一維固結(jié)試驗(yàn)，研究了在有無(wú)預(yù)壓、不同加荷比、分級(jí)加載、單級(jí)保載8d的試驗(yàn)條件下，飽和膨脹土變形隨時(shí)間及固結(jié)壓力變化的規(guī)律，得到以下結(jié)論：
　?、儆袩o(wú)預(yù)壓及不同加荷比條件下，孔隙比與時(shí)間對(duì)數(shù)

3、關(guān)系曲線(xiàn)是不同的。無(wú)預(yù)壓時(shí)，對(duì)于加荷比等于1的土樣，其孔隙比與時(shí)間對(duì)數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)呈線(xiàn)性，且擬合方程斜率相當(dāng)接近；當(dāng)加荷比分別等于2和3時(shí)，隨荷載增加，孔隙比與時(shí)間對(duì)數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)的線(xiàn)型及孔隙比變化幅度均有所變化；有預(yù)壓時(shí)，對(duì)于加荷比為1的土樣，在壓力小于200 kPa與大于200 kPa時(shí)，孔隙比與時(shí)間對(duì)數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)變化趨勢(shì)不同。加荷比越大，固結(jié)變形相對(duì)越小。
　　②加荷比只影響孔隙比與荷載對(duì)數(shù)曲線(xiàn)的線(xiàn)型。無(wú)預(yù)壓時(shí)，不同加荷比情況下的孔隙

4、比與荷載對(duì)數(shù)曲線(xiàn)基本呈線(xiàn)性。進(jìn)一步用相應(yīng)的函數(shù)對(duì)加荷比為1、有預(yù)壓與預(yù)壓200 kPa時(shí)的孔隙比與荷載半對(duì)數(shù)曲線(xiàn)進(jìn)行了擬合，分別得出了兩種情況下孔隙比與時(shí)間及荷載對(duì)數(shù)的關(guān)系方程，精度很好。
　　③在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，有無(wú)預(yù)壓及不同加荷比條件下的線(xiàn)脹率曲線(xiàn)近似分為3個(gè)階段。同時(shí)對(duì)比了分析預(yù)壓、加荷比對(duì)膨脹土固結(jié)后浸水的自由膨脹量及自由膨脹穩(wěn)定變形值的影響。
　　2）通過(guò)不同固結(jié)壓力下飽和膨脹土和株洲飽和紅粘土的對(duì)比直剪試驗(yàn)，探討了

5、固結(jié)壓力及密實(shí)度對(duì)膨脹土直剪特性的影響。得以下結(jié)論：
　?、傧嗤探Y(jié)壓力下，飽和膨脹土剪應(yīng)力與剪位移對(duì)數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系，且曲線(xiàn)均趨于剪切“硬化”型；飽和紅粘土的剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線(xiàn)在豎向壓力較低狀態(tài)下是剪切“弱硬化”型，而在較高的狀態(tài)下為剪切“強(qiáng)硬化”型；
　?、诜謩e擬合出了兩種土樣剪應(yīng)力與剪位移、固結(jié)壓力及密實(shí)度的關(guān)系方程，并對(duì)兩種土在不同固結(jié)壓力下的直剪特性進(jìn)行了理論分析，這對(duì)指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工具有重要的工程意義。
　

6、　3）基于非飽和膨脹土一維壓縮蠕變?cè)囼?yàn)，研究了其變形隨時(shí)間、含水量及固結(jié)壓力變化的規(guī)律，得到以下結(jié)論：
　?、偻奢d不同含水量條件下，在荷載較小時(shí)，含水量較低的土樣應(yīng)變速率隨時(shí)間增長(zhǎng)出現(xiàn)衰減的趨勢(shì)較早；荷載較大時(shí)，在加載6 h后，隨含水量增加，應(yīng)變速率隨時(shí)間呈非衰減的趨勢(shì)越明顯；并擬合出了非飽和膨脹土在壓力為50 kPa時(shí)應(yīng)變與含水量及時(shí)間的關(guān)系方程，精度較高；
　?、谕坎煌奢d情況下，應(yīng)變速率隨時(shí)間關(guān)系曲線(xiàn)在荷載較小