湿度和密度变化下伊犁黄土的压缩和湿陷特性

为揭示西风区伊犁黄土的变形特性,利用YS-I高压固结仪,开展了不同干密度和含水率下的双线法湿陷试验,探究了伊犁黄土的压缩特性和湿陷特性。研究结果表明:含水率越大、干密度越小,压缩屈服应力越小,压缩系数a1-2越大,δs-p曲线的软化性越强;湿陷系数与含水率、干密度均近似呈线性负相关;当干密度大于1.6 g/cm3时,伊犁黄土的湿陷性基本消失;可采用e/e0-lg(p/pc)的指数关系表征不同含水率下的归一化压缩曲线,并提出了考虑干密度影响的表达式;针对典型的湿陷曲线提出了一个能较好反映湿陷变形曲线软化特征的4参数模型,并给出了考虑干密度和含水率的模型公式,为中亚西风区黄土地区的工程建设提供借鉴。

高易溶盐非饱和伊犁原状黄土的临界状态特性

为探究伊犁地区高易溶盐含量黄土的临界状态特性,针对不同易溶盐含量的非饱和伊犁原状黄土,开展了控制吸力和净围压的三轴固结剪切试验。研究结果表明:在常吸力固结剪切条件下,非饱和伊犁原状黄土的强度随含盐量的增加存在峰值;含盐量一定,不同吸力非饱和土的q-p或e-p临界状态线均为平行直线,q-p’临界状态线可归一为饱和土临界状态线表示的一条直线,其斜率随含盐量的增加呈幂函数降低;非饱和土e-p临界状态线的斜率λ1大于饱和土的斜率λ0,两者均随含盐量的增加先减后增,相同有效净平均应力下非饱和土和饱和土的临界状态孔隙比之比e/es与气体饱和度1-Sr可以归一化;q-p平面上初始屈服曲线和后继屈服曲线均可近似假定为对称于k0线的椭圆,吸力和应力对屈服曲线的硬化作用是等向的。

人工胶结球状颗粒材料的三轴试验研究

采用蜡和膨润土混合作为胶结材料,分别以玻璃珠和钢珠为颗粒,制备4种胶结材料体积比的人工试样,尝试通过常规三轴试验,揭示骨架颗粒材料和含蜡率等对人工胶结试样特性的影响。结果表明:(1)同一含蜡率下,试样的强度随围压升高而增大;较低围压下,钢珠试样强度较高,围压为200kPa时,纯蜡胶结钢珠试样强度高于玻璃珠,其余含蜡率下钢珠试样强度略低;(2)同一围压下,试样强度随含蜡率减小而增大,胶结试样的强度主要取决于膨润土的量,其中含蜡率在66.7%到50%之间时,强度增长较缓;(3)试样的黏聚力随含蜡率的变化存在最小值,同一含蜡率下,钢珠试样黏聚力较大,内摩擦角一般较小,且含蜡率对玻璃珠试样内摩擦角的影响比钢珠大。

易溶盐含量对伊犁原状黄土力学特性的影响规律

为揭示非饱和伊犁原状黄土的湿、载屈服特性及水量变化特性,采用非饱和土三轴仪,开展不同易溶盐含量下的控制吸力的净平均应力增减试验、控制净平均应力的吸力增减试验和控制净围压和吸力的固结剪切试验,探究易溶盐含量对非饱和伊犁黄土变形、屈服和水量变化特性的影响规律。研究结果表明:含盐量对提高颗粒间的胶结作用存在临界值,在14~20 g/kg含盐量区间存在峰值屈服净平均应力、峰值屈服剪应力,且加载增湿屈服线和剪切屈服线最大;随含盐量增加,压缩性指标降低、固结排水量减小;含盐量对水量的影响主要在土水特征干燥曲线的过渡区,但对吸力增加屈服线影响不大;盐分过量和吸力降低均可使非饱和伊犁黄土产生屈服。

NaCl含量对伊犁原状黄土湿陷和溶陷特性的影响

基于对易溶盐溶解是发生溶陷变形根本原因的认识,对黄土湿陷试验进行扩展,开展了不同Na Cl含量的伊犁原状黄土样的原含水率、浸纯水和浸饱和Na Cl溶液三种黄土压缩试验,实现了湿陷和溶陷的区分,探究了Na Cl含量对压缩、湿陷和溶陷特性的影响规律。研究结果表明:通过以上三种试验能很好地区分湿陷和溶陷,当Na Cl含量较小时,湿陷作用较大,随Na Cl含量的增加,影响变形的主导作用由湿陷作用逐渐转向溶陷作用,当Na Cl含量为10 g/kg左右时两种作用基本相等;随Na Cl含量的增加,峰值溶陷系数呈幂函数增加,峰值湿陷系数呈线性减小,起始溶陷压力呈指数降低;施加垂直压力后,试样高度呈先陡后缓的减小趋势,变形稳定时间随垂直压力的增大而增长。

考虑体应变及干湿循环的黑龙江膨胀土土水特征研究

【目的】探讨初始干密度、干湿循环作用及膨胀土体应变对黑龙江引嫩工程渠基膨胀土土水特征的影响,为松嫩平原地区膨胀土土体的渗流研究及其非饱和本构模型的建立提供参考。【方法】以黑龙江膨胀土为研究对象,采用高速恒温冷冻离心机,对4种不同初始干密度(1.45,1.53,1.58和1.63 g/cm~3)重塑试样及同一初始干密度下1,3,5次干湿循环试样进行恒温冷冻离心试验,同时平行进行4种不同初始干密度下的收缩试验,并对膨胀土进行体应变修正;基于Gardner模型,建立可以考虑体应变及干湿循环影响的土水特征拟合公式。【结果】体应变修正后的土样体积含水率较修正前提高1.4%~2.8%,且基质吸力越高提高的幅度越大;初始干密度为1.45,1.53,1.58和1.63 g/cm~3的4种试样的进气值分别为12.42,38.46,52.21和87.19 kPa,说明初始干密度越大进气值越大,且初始干密度越大试样的土水特征曲线越平缓,持水性越好;随循环次数增加,试样的持水性变差,但会在循环3次后趋于稳定;所建立的土水特征拟合公式能够同时描述基质吸力随初始孔隙比(或干湿循环次数)、体积含水率2个因素的变化规律。【结论】初始干密度及干湿循环作用对黑龙江膨胀土的土水特征曲线有显著影响,同时膨胀土自身性质引起的体应变对土水特征曲线影响较大,在分析膨胀土土水特征时要充分考虑以上因素的影响。