7种重塑黏土的一维压缩-卸荷行为

重塑黏土的一维压缩-卸荷行为是黏土最基本的力学特征。为此,开展系统的7种重塑黏土一维压缩-卸荷试验与相应物理化学性质指标及矿物成分测试,在此基础上,评价黏土压缩-卸荷行为经典预测公式的适用性。结论如下:(1)4个经典压缩指数公式预测效果均较好,其中Nagaraj公式最优。(2)7种重塑黏土孔隙比指数-有效一维固结压力关系与Burland固有压缩线经验公式几乎重合。(3)Nagaraj、Burland一维压缩曲线方程预测效果均较好,其中Burland方程更优。(4)Nagaraj、Kulhawy回弹指数公式预测效果均较好,其中Kulhawy公式更优。(5)压缩指数、回弹指数与比表面积、阳离子交换量均有很强的相关性,且与比表面积的相关性强于与阳离子交换量的相关性。(6)压缩指数与回弹指数比值最低为3.0,最高为10.2,超出了5~10的范围,且随塑性增大而降低。

膨润土吸湿过程中膨胀力演化及水分分布特征

压实膨润土被广泛地用作密封阻隔材料,其膨胀力变化对于工程设计十分重要。采用蒸汽平衡法控制吸力,研究增湿过程中的膨胀力变化规律,并采用核磁共振(NMR)和X射线衍射(XRD)技术,分析吸湿过程中土体水分分布状态与宏观膨胀行为的关联机制。结果表明,在控制湿度条件下,随着吸力降低,膨胀力先线性增加后稍稍降低;当吸力超过21.8 MPa后,不同干密度试样的含水率基本一致,在低吸力段,含水率随干密度降低而增加;吸湿过程中膨润土矿物晶层间逐层吸水,形成不超过2层水分子厚度吸附水;利用T2分布曲线计算了不同干密度试样的吸附水和毛细水含量,发现膨润土中主要为吸附水,存在少量毛细水(<5%)。分析认为,在吸湿过程中,水分首先吸附到层间区域,膨胀力线性增加,当形成少量毛细水后,颗粒滑移导致膨胀力降低。即,膨胀力的演化在高吸力下受层间水合作用控制,在低吸力下受孔隙结构变化影响。

基于国标试验的黏土真实缩限值确定

提出了一种黏土真实缩限值的确定方法,修正了《土工试验方法标准:GB/T50123—2019》“缩限试验”与“收缩试验”方法测试步骤和数据处理。采用6种黏土开展泥浆样“缩限试验”与泥浆固结样“收缩试验”,将GB/T50123—2019方法与所提方法获得的缩限结果进行了系统性的比较,结果表明:(1)由基于“缩限试验”的泥浆样与“收缩试验”的泥浆固结样获得的真实缩限值几乎相同,表明缩限取值与所采用的试验方法无关而具有唯一性。(2)GB/T50123—2019中“缩限试验”“收缩试验”方法确定出的缩限值约为真实缩限值的2.7倍。(3)真实缩限状态下,土是非饱和的,其饱和度介于22%~57%。GB/T 50123—2019高估缩限的原因是:“缩限试验”方法假定收缩至体积不变时土是饱和的;“收缩试验”方法用收缩曲线初始线性段与最终水平段的交点而非收缩至体积不变点确定缩限。