南水北调中线工程禹州段膨胀土的非饱和性质研究.pdfVIP

第 34卷第4期 华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 Vo1．34 No．4 2013年 8月 JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower Aug．2013 DOI：10．3969／j．issn．1002—5634．2013．04．005 南水北调中线工程 禹州段膨胀土的非饱和性质研究 黄志全 ，李明霞，刘莹莹 (华北水利水 电大学 资源与环境学院，河南 郑州 450045) 摘 要 ：基质吸力对非饱和土抗剪强度 的影响不可忽视 ，而膨胀土就是一种典型的非饱和土 ，因此研究基质吸力对 膨胀土抗剪强度的影响，对工程实践具有重要的意义．采用 GDS非饱和三轴试验系统对南水北调 中线工程 禹州段膨胀土进行非饱和试验．研究表明：膨胀土 的总黏聚力随着基质吸力的增大而增大，且增幅十分明 显；基质吸力对有效 内摩擦角几乎没有影响；抗剪强度不仅取决于所承受的围压 ，而且还与基质吸力大小 密切相关 ，且 随围压和基质吸力的增大而增强． 关键词 ：非饱和膨胀土 ；基质吸力；抗剪强度 ；黏聚力；有效 内摩擦角 中图分类号：TU443 文献标识码 ：A 文章编号 ：1002—5634(2013)04—0017—04 在 自然界和工程实践 中遇到的绝大部分土都是 对象 ，研究基质吸力对其抗剪强度的影响． 非饱和土 ，非饱和土与饱和土的最大区别就在于前 1 膨胀土基本物理力学性质 者有基质吸力．而膨胀土就是一种典型的非饱和土 ， 因此研究基质吸力对膨胀土抗剪强度 的影响 ，对工 试验土样均取 自南水北调工程 中线禹州段，取样 程实践具有重要 的意义． 位置埋深约4In，呈红褐色，偶见少量钙质结核．颗粒分 早在 1956年 ，Donald…通过一系列控制孔 隙水 析结果表 明：试验用土 以0．005～0．050mm粒组含量 压力的直剪试验发现 ，在基质吸力小于 101kPa范 为主，占总含量的63．5％，0．100～0．250mm粒组含量 围内，细砂 、粗粉土的抗剪强度随基质吸力增长而提 为 6．6％，0．075～0．100mm及 0．050～0．075mm粒 高．扈胜霞等 对 非饱和原状黄土 的研 究结果表 组含量分别为3．3％和6．4％，小于0．005mm的粒组 明：基质吸力对有效 内摩擦角影响不大 ，但对黏聚力 占20．2％；液限为40％，塑限为22％，属于低液限粉 影响显著．黄志全等 对三门峡地 区黄土状粉质黏 质黏土；土样 自由膨胀率为42％，属于弱膨胀土．天然 土的研究结果表 明：基质 吸力 的变化规律与土的基 含水率为 18％，天然干密度为 1．61g／cm ，相对密度 本状态有着密切关系 ，尤其是在相 同含水率 、相同围 为 2．72． 压 、不同干密度的状态下 ，基质吸力会随着饱和度的 2 非饱和试验 增加出现先增后减的变化规律．文献 [4—7]的研究 结果表 明：非饱和粉质黏土 、黄土 、粉细砂 、砂质粉土 GDS非饱和三轴试验 系统是传 统三轴试验 的 和粉质黏土的抗剪强度 中的 并不是一个 常量 ，随 扩展 ，增加 了控制孔隙气压和孔隙水压的功能 ，而且 基质吸力的增大而减 小，并且 总是小于 ．以上 的 轴压和 围压 、孑L隙气压和水压可 以同时变化．GDS 一 些研究结果都是针对粉质黏土 、黄土 、粉土或砂 非饱和三轴试验系统可以研究地下水位以上的土体 土，其他种类的土 (如膨胀土)是否同样符合