南水北调中线段原状膨胀土抗剪强度试验研究

膨胀土的抗剪强度除了受含水率、干密度、正压力、干湿循环、裂隙等因素影响外,同时受到黏粒含量和塑性指数的影响。现有研究对于黏粒含量和塑性指数的考虑不足,不能系统、客观地反映某一个地区内膨胀土抗剪强度的规律性变化。以南水北调中线段某一个县的21种原状膨胀土为基础,作者研究了膨胀土中黏粒含量对其自由膨胀率、塑性指数的影响,并利用电动应变控制式剪切仪和Shear TracⅡ反复直剪仪分别以0.8和0.02 mm/min的剪切速率开展了原状膨胀土的快剪(包括快剪、饱和快剪、饱和固结快剪)试验和残余剪试验,分析了黏粒含量、塑性指数对快剪强度摩擦角、残余强度摩擦角的影响。研究结果表明:自由膨胀率随黏粒含量的增加逐渐增大并趋于平缓;塑性指数随黏粒含量的增加逐渐增大,当黏粒含量增大到33%时,塑性指数开始趋于平缓;试样抽气饱和后,强度明显降低,表现为饱和快剪强度摩擦角小于快剪摩擦角,固结对试样起到了"治愈"作用,强度明显提高,表现为饱和固结快剪摩擦角高于饱和快剪摩擦角;随着黏粒含量、塑性指数的增加,快剪摩擦角、饱和快剪摩擦角、饱和固结快剪摩擦角均随之减小,当黏粒含量、塑性指数达到临界值(临界值分别为32%和24%)后,摩擦角变化趋于平缓;残余强度摩擦角随黏粒含量的增加逐渐减小并趋于平缓,但是随着塑性指数的增加,残余强度摩擦角逐渐减小后是否趋于平缓尚有待进一步的研究。

液限对南阳原状膨胀土抗剪强度影响的研究

为探讨膨胀土液限与黏粒含量的关系,以及液限对膨胀土峰值强度摩擦角和残余强度摩擦角的影响,利用电动应变控制式剪切仪和ShearTracⅡ反复直剪仪对26种原状膨胀土进行快剪试验(快剪、饱和快剪、饱和固结快剪)和反复剪试验。结果表明:膨胀土液限与黏粒含量呈良好的线性正相关关系;不同状态下试样的峰值强度大小顺序为饱和固结快剪强度>快剪强度>饱和快剪强度;随着液限增加,峰值强度的摩擦角逐渐减小,且液限对饱和快剪摩擦角的削弱作用强于对其他两者的削弱作用,当液限超过57%后,饱和快剪摩擦角略微增大,但不明显,三者摩擦角大小排序与峰值强度排序相同;低法向应力下,饱和样残余强度应力位移曲线的应变软化特性相较天然样有所减弱,峰态也逐渐减弱或消失;随着液限增加,试样残余强度摩擦角呈多项式逐渐减小趋势。