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膨胀土力学性质

2020-08-08 01:51 作者:1980彩平台 点击:

  膨胀土力学性质_物理_自然科学_专业资料。膨胀土的力学性质研究 摘要:对某地中强膨胀土进行了力学性质试验试验研究,确定了 该地区膨胀土的各项性能指标,以作日后对膨胀土的辨别和分类, 并为工程施工提供原始的数据资料和参考依据。 关键词:膨胀土;

  膨胀土的力学性质研究 摘要:对某地中强膨胀土进行了力学性质试验试验研究,确定了 该地区膨胀土的各项性能指标,以作日后对膨胀土的辨别和分类, 并为工程施工提供原始的数据资料和参考依据。 关键词:膨胀土;力学性质;试验研究 中图分类号:tu 文献标识码:a 1.前言 中国是膨胀岩土分布最广的国家之一,在黄河流域及其以南的 20 余个省区均有不同范围的分布[1-4]。膨胀土由于膨胀土分布广 泛,种类繁多,而且不同地区膨胀土差异较大,作用机理复杂,对 其成因的认识还不够充分,因此在工程应用中对膨胀土造成的危害 的影响远未达到消除与解决,因而加强对膨胀土的研究工作,是一 件现实而有意义的工作。 2. 膨胀土的组成与分布情况 膨胀土是指黏粒成分主要由强亲水性矿物组成的,液限大于 40% 且胀缩性能较大的黏性土。主要由次生黏土矿物—蒙脱石和伊利石 组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。由于组 成成分及比例的不同,其外观一般呈现褐色、红色、黄色或灰白色 等,一般土质细腻,黏性大,呈硬塑状态,斜交裂隙和光滑面发育,裂 面颜色呈灰白、黄褐等杂色交混,无明显界限。膨胀土的微结构特 征值随母岩与地质成因不同而各异,灰白色膨胀土主要是残积膨胀 土,由岩石风化而成,富含 caο 颗粒(疆石结核)。 本文试验膨胀土取自南阳镇平,镇平段膨胀土主要是泥灰岩风 化而成,黏土矿物成分主要以蒙脱石为主,大约占矿物成分的 33%, 属第四系中、上更新统膨胀土。 2.1 膨胀土的矿物成分 膨胀土之所以有膨胀性,是由于黏性土中含有亲水的黏土矿物, 如蒙脱石、伊利石等。膨胀性实质上是这些黏土矿物晶格中的水, 随雨季和旱季、丰水年枯水年的温度变化而增减所致。膨胀性能的 大小取决于这些亲水黏土地矿物质在黏性土中的含量高低。含量越 高,膨胀性越大,反之,则越小。膨胀土的膨缩性能,除与黏土矿 物含量多寡有直接关系外,尚与膨胀土体的含水量、厚度及埋藏或 出露条件密切相关。 2.2 含水量的影响 土体的含水量决定吸水量的大小,在膨胀范围内,膨胀率与含 水量成正比,当含水量达到饱和时,吸水量最小,其膨胀变形渐趋 稳定。在收缩范围内,收缩率随含水量减小而减小,当收缩至缩限 以后,失水量最小,收缩变形也渐趋稳定。膨胀土体的含水量随季 节变化而变化,也随丰水年和枯水年的变化而变化。土体含水量的 这种周期性的变化,导致土体周期性的膨胀和收缩。 2.3 膨胀土体的厚度影响 膨胀土的胀缩幅度与其厚度成正比。但当强膨胀土体厚度不大 时,其胀缩幅度也不会很大。低膨胀土体厚度大,则胀缩幅度也会 很大,只时间过程较长而已。 2.4 膨胀土体埋藏深度的影响 膨胀土体埋藏深度对胀缩幅度也起控制作用。据对灰绿色黏土 的研究表明,膨胀土的埋藏深度(非膨胀土覆盖厚度)如果大于 3m, 则对膨胀土体的胀缩起缓冲作用。建筑物不致遭其破坏;如果小于 3m,则建筑物可直接遭受土体胀缩力的破坏。 对膨胀土的判定各行业采用的标准不尽相同,由此可能造成膨 胀土分类上的差异。本文对膨胀土的判定主要采用《公路路基设计 规范》(jtj013-95)进行膨胀土潜势分类,见表 1。 2.5 膨胀土的物理力学参数 膨胀土由于其组成含有较多的膨胀性黏土矿物(蒙脱石、伊利 石),他具有很强的吸水性、高塑性、快速崩解及剧烈的胀缩性。 膨胀土的胀缩性除了受土体自身的黏土矿物成分及含量控制外,土 体的基质吸力及含水量的变化也是重要因素。通过室内试验测得南 阳膨胀土的部分物理力学参数[5],见表 2。南阳膨胀土的黏土矿物 成分见表 3。从这些物理力学参数可以看出该膨胀土属于中等强度 膨胀性的黏土,黏土矿物主要有伊利石,其次是蒙脱石,还有少量 的高岭石、水云母和绿泥石等。 3. 试验研究的主要内容 主要研究了膨胀土的工程性质。包括膨胀土的物理性质试验、 力学性质试验,并且确定其的各项性能指标,以作日后对膨胀土的 辨别和分类,为工程施工提供原始的数据资料和参考依据。 3.1 土样的采集 土样在天然地面采取。取原状土样时,必须保持土样的原状结 构及天然含水量,并使土样不受扰动。在取得土样后,应对土样进 行编号,用标签贴在相应的取土袋上。 3.2 原状土的制备 按土样上下层次小心开启原状土包装皮,将土样取出放正,整 平两端。在环刀壁涂一薄层凡士林,刀口向下,放在土样上,无特 殊要求时,切土方向与天然层次层次垂直。切削过程中,应细心观 察并记录试件的层次、气味、颜色,有无杂质,土质是否均匀,有 无裂缝等。如连续切取数个试件,应注意使含水量不发生变化。视 试件本身及工程要求,决定试件是否进行饱和,如不立即进行试验 或饱和时,则将试验暂存于保温器内。切取试件后,剩余的原状土 样用蜡纸包好置于保温器内,以备补作试验之用。切削的余土作物 理性试验。平行试验或同一组试件密度差值不大于±0.1g/cm3,含 水量差不大于 2%。 3.3 试验内容 1) 含水率试验:含水率试验方法有多种,有烘干法、酒精燃烧 法、比重法、碳化钙气压法,该试验采用烘干法进行。 2) 密度试验:由于所取试样含有大量疆石易破裂,且形状不好 控制,因此采用蜡封法测定试样密度。 3) 界限含水量试验(液、塑限联合测定法):液、塑限联合测 定法是根据圆锥仪的圆锥入土深度与其相应的含水率在双对数坐 标上具有线性关系的特性来进行的。利用圆锥质量为 76g 的液塑限 联合测定仪测得土在不同含水率时的圆锥入土深度,并绘制其关系 直线图,在图上查得圆锥下沉深度为 10mm(或 17mm)所对应的含 水率即为液限,查得圆锥下沉深度为 2mm 所对应的含水率即为塑限。 4) 膨胀率试验:土的膨胀是指黏性土体在浸水过程中体积增大 的现象。所谓膨胀率,是指试样在有侧限条件下浸水后的竖向膨胀 量与试样原高度之比。膨胀含水率是指土样在膨胀稳定后的含水 率。根据加载条件,可分为无荷载膨胀率试验和有荷载膨胀率试验, 本试验做的是无荷载膨胀率试验。 该试验的目的是原状膨胀土在有侧限条件

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