压实红黏土增减湿变形特性的研究.pdf

三峡大学硕士学位论文
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Science in Engineering




The Deformation Characteristics pacted Laterite Soil
under Moistening and Demoistening









Master Candidate: Liu Xiaoling
Major: Geotechnical Engineering
Supervisor: Associate Prof. Tan Yun-zhi
Prof. Wang Shi-mei




China Three Gorges University
Yichang, ,443002
May, 2013
II
三峡大学硕士学位论文
三峡大学学位论文原创性声明

本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作
所取得的成果,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经
发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明
确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。








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I
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摘要
红黏土具有失水开裂、遇水泥化的典型水敏性特征,而红黏土所在地一般雨量充
沛、四季分明。因此,修筑在地表浅层的红黏土路基不可避免地会与大气和地下水发
生强烈的相互作用,使得路基土体处于反复的增(减)湿循环过程中,从而引起路基
运营阶段性能弱化,导致沉降、开裂、滑塌等工程灾害。然而,目前关于红黏土增(减)
湿变形的研究尚不多见,对水分对其微观孔隙的影响机制研究更是少之又少。所以,
开展压实红黏土增(减)湿变形特性研究无疑具有重要的理论价值和工程意义。论文
以洞新高速公路某标段填料取土场的红黏土为研究对象,通过室内试验研究了不同初
始状态下压实红黏土的失水收缩变形特征、侧限膨胀变形特征和三轴湿化变形特征,
主要研究内容及结论如下:
1)研究了洞新红黏土的基本特性,揭示了红黏土压实特性与工程特征的相关性,
分析了各工程特征指标随压实度的变化规律,并针对性的给出了某些工程病害的防治
建议。
2)开展了自然风干条件下不同压实度红黏土的收缩试验,证明了压实后红黏土
依然发生强烈的收缩,且其收缩过程不同于一般黏性土,可分为结构收缩、比例收缩、
残余收缩和零收缩四个阶段。然后利用压汞法测得不同脱湿状态下压实红黏土的孔隙
分布特征,揭示了失水收缩过程中孔隙发生演变的过程。结果表明,失水过程的前阶
段(偏湿时)大孔隙优先收缩,达到残余阶段后小孔隙发生收缩。
3)开展了侧限条件下不同初始状态压实红黏土的无荷膨胀率试验,得出压实红
黏土的无荷膨胀大致可分为加速膨胀、缓慢膨胀和膨胀稳定三个阶段,且红黏土的最
大膨胀率与初始干密度和初始含水率都基本呈线性关系,初始干密度越大,初始含水
率越小,其膨胀率越大,但干密度对其影响不如初始含水率对其影响显著。
4)提出了限制膨胀法测试膨胀应力的新方法,开展了侧限条件下不同初始状态
压实红黏土的膨胀力试验,发现在相同初始状态下,限制膨胀法所测的膨胀应力都小
于膨胀反压法所测的值,说明黏土晶间和粒间吸水自由膨胀后发生了―不可逆‖的膨胀
变形。而对压实红黏土进行孔径测试分析可知,相同干密度试样,制样含水量对压实
土体的孔隙分布影响显著,试样吸水后限制其膨胀与允许其自由膨胀对中孔影响很
大,在限制土体吸水膨胀条件下,土体呈现大孔孔径变小和中、微孔孔径变大的演化
过程。
5)对于渗透系数较低的黏性土,提出了砂芯试样加快吸力平衡的新方法,研制
了相配备的制样装置,并从试验和数值两个角度对于加快吸力平衡时间的效果和对其
应力应变的影响程度两个方面展开了研究。事实证明砂芯试样可将其吸力平衡时间缩
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短 3~5 倍,而 2%的置换砂率是砂芯试样的最优置换砂率。
6)利用改进的三轴仪,开展了三轴应力状态下不同初始状态压实红黏土的湿化
变形试验,根据其应变增量随含水率增量的变化规律,可以将湿化变形过程分为启动
阶段、加速阶段和稳定阶段三个阶