不同初始含水率下广西膨胀土膨胀变形规律及劣化机理研究

作     者：赵二平 唐加林 李志坤 张聪 

作者机构：三峡库区地质灾害教育部重点实验室 

出 版 物：《人民珠江》 (Pearl River)

年 卷 期：2024年

学科分类：08[工学] 081401[工学-岩土工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金高铁联合基金(U203420054) 

主　　题：膨胀土 初始含水率 膨胀变形 结构劣化 强度劣化 

摘      要：为研究初始含水状态对膨胀土吸水膨胀变形及强度劣化的影响，构建考虑初始含水率影响的膨胀土膨胀变形公式，选取广西区境内膨胀土为研究对象，开展了不同初始含水率条件下膨胀土的膨胀试验及力学特性试验，借助细观测试分析技术，研究了膨胀土的膨胀变形特征、结构及强度劣化规律，揭示了膨胀土膨胀软化机理。结果表明，土体膨胀过程可分为快速膨胀、减速膨胀及膨胀稳定3个阶段；土样膨胀稳定时最大膨胀率随初始含水率的增加逐渐变小；土体吸水膨胀系数随初始含水率增加呈指数减小，并最终趋于稳定；考虑初始含水率影响的膨胀变形公式可以更好地模拟不同初始含水状态下土样的膨胀过程；土体膨胀吸水量随初始含水率的增加呈现出先增后减的趋势；吸水膨胀导致土中孔隙从以小、中孔隙为主向以微、小孔隙为主转变，孔隙面积增加，强度降低；土体中亲水性矿物吸水后，晶胞变大，晶胞与晶胞之间距离变大，叠聚体数量变小，土颗粒之间的结合方式改变，影响了土体的细观组合结构形态，导致土体吸水膨胀，强度劣化。可见非饱和膨胀土宏观上的吸水膨胀软化，不仅取决于土体内部黏土矿物含量，还受控于土体初始含水率、黏土矿物与非黏土矿物之间的结合形式，即细观的空间结构形态。