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膨胀土的强度与力学特性

李振霞 王选仓 陈渊召 毛媛

李振霞, 王选仓, 陈渊召, 毛媛. 膨胀土的强度与力学特性[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(5): 54-60.
引用本文: 李振霞, 王选仓, 陈渊召, 毛媛. 膨胀土的强度与力学特性[J]. 交通运输工程学报, 2008, 8(5): 54-60.
LI Zhen-xia, WANG Xuan-cang, CHEN Yuan-zhao, MAO Yuan. Strength and mechanic property of expansive soil[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(5): 54-60.
Citation: LI Zhen-xia, WANG Xuan-cang, CHEN Yuan-zhao, MAO Yuan. Strength and mechanic property of expansive soil[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2008, 8(5): 54-60.

膨胀土的强度与力学特性

基金项目: 

国家西部交通建设科技项目 2005 318 812 13

详细信息
    作者简介:

    李振霞(1977-), 女, 河南焦作人, 长安大学工学博士研究生, 从事道路工程研究

    王选仓(1956-), 男, 陕西西安人, 长安大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U416.167

Strength and mechanic property of expansive soil

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  • 摘要: 通过三轴试验与侧限压缩试验, 研究了膨胀土的强度、超固结性和压缩指标; 建立了胀缩指标与抗剪强度的关系, 分析了膨胀土的结构特征、矿物成分及外界条件等因素对其变形和强度的影响。研究结果表明: 膨胀土具有超固结性, 且超固结性越明显, 从峰值强度达到稳定强度状态时所需的变形越大, 抗剪强度也越大; 裂隙越发育, 其压缩性越高, 超固结性越弱, 抗剪强度指标越小。给出了膨胀土抗剪强度指标的变化范围: 固结排水条件下的粘聚力变化范围为19.8~25.5 kPa, 内摩擦角变化范围为10°~19°; 固结不排水条件下的粘聚力变化范围为23.0~35.3 kPa, 内摩擦角变化范围为3°~14°; 不固结不排水条件下的粘聚力变化范围为37.0~55.0 kPa, 内摩擦角为0°。

     

  • 图  1  土样在CD条件下的试验结果

    Figure  1.  Test results of soil sample under CD test

    图  2  土样在UU条件下的试验结果

    Figure  2.  Test results of soil sample under UU test

    图  3  土样在CU条件下的试验结果

    Figure  3.  Test results of soil sample under CU test

    图  4  CU条件下有效应力与总应力

    Figure  4.  Effective stress and total stress under CU test

    图  5  土样1在CD条件下的试验结果

    Figure  5.  Test results of soil sample 1 under CD test

    图  6  土样2在CD条件下的试验结果

    Figure  6.  Test results of soil sample 2 under CD test

    图  7  e-lg(P′)曲线

    Figure  7.  e-lg(P′) curves

    图  8  抗剪强度与胀缩指标的关系

    Figure  8.  Relationship between shear strengthes and swelling-shrinking parameters

    图  9  先期固结压力与抗剪强度关系

    Figure  9.  Relationship between P and τ

    表  1  不同固结程度和排水条件下的Cφ

    Table  1.   Cφunder different consolidation degrees and drainage conditions

    指标 试验条件
    固结排水(CD) 固结不排水(CU) 不固结不排水(UU)
    C/kPa 19.8~25.5 23.0~35.3 37.0~55.0
    φ/(°) 10~19 3~14 0
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    表  2  不同围压下土样的抗剪强度及指标

    Table  2.   Shear strengthes and indexes under different confining pressures

    标段 抗剪强度/kPa 抗剪强度指标
    围压为25 kPa 围压为50 kPa 围压为100 kPa C/kPa φ/(°)
    K4+160 30.5~44.3 40.8~65.0 62.7~80.1 19.8~25.5 10~19
    K5+120 43.0~68.9 59.3~84.0 75.6~107.2 23.0~50.2 18~27
    K91+700 70.1~101.5 97.3~135.0 130.0~155.0 41.8~75.0 22.5~32.6
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    表  3  峰值强度与残余强度的差值

    Table  3.   Difference between peak strength and residual strength

    标段 围压为25 kPa 围压为50 kPa 围压为100 kPa
    K4+160 40.0~55.7 54.0~72.4 70.0~91.0
    K5+120 38.1~45.2 41.8~67.0 64.0~77.2
    K91+700 24.3~36.0 33.5~45.9 42.2~65.0
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    表  4  超固结性指标

    Table  4.   Over consolidated indexes

    标段 K4+160 K5+120 K91+700
    P1/kPa 43 47 48
    P/kPa 120 260 480
    ROCR 2.79 5.53 10.00
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    表  5  压缩指标

    Table  5.   Compression indexes

    压缩指标 标段
    K4+160 K5+120 K91+700
    a1-2/MPa-1 0.490~0.700 0.294~0.484 0.039~0.082
    E1-2/MPa 2.500~7.000 10.656~15.673 20.937~33.915
    压缩性 高压缩性 中压缩性 低压缩性
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    表  6  矿物成分

    Table  6.   Mineral composition

    标段 膨胀土类型 伊蒙混层矿物 蒙脱石 高岭石 石英
    K4+160 45.75~71.37 16.60~38.96 1.63~12.10 12~21
    K5+120 47.85~59.06 10.61~16.60 5.36~12.60 18~30
    K91+700 39.43~44.62 9.51~14.04 7.6~13.7 12~28
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出版历程
  • 收稿日期:  2008-02-11
  • 刊出日期:  2008-10-25

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