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《重塑膨脹土膨脹變形特征的試驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）學(xué)歷碩士研究生學(xué)位文獻(xiàn)綜述學(xué)號(hào):1201410702姓名:艾密學(xué)院:三峽中心題目:重塑膨脹土膨脹變形特征的試驗(yàn)研究學(xué)科(專業(yè)):地質(zhì)工程（工程）導(dǎo)師姓名:劉清秉攻讀學(xué)位:碩士2016年09月30日11評(píng)語對(duì)課程論文的評(píng)語:平時(shí)成績：課程論文成績：11總成績：評(píng)閱人簽名：注：1、無評(píng)閱人簽名成績無效；2、必須用鋼筆或圓珠筆批閱，用鉛筆閱卷無效；3、如有平時(shí)成績，必須在上面評(píng)分表中標(biāo)出，并計(jì)算入總成績。11重塑膨脹土膨脹變形特征的試驗(yàn)研究一、引言膨脹土是現(xiàn)代工程地質(zhì)學(xué)中新開拓的一個(gè)特殊領(lǐng)域,也是土質(zhì)學(xué)中新近發(fā)現(xiàn)對(duì)于工程
2、建筑物具有特殊危害的一類特殊土川，它主要是由強(qiáng)親水性粘土礦物蒙脫石和伊利石組成的,是具有膨脹結(jié)構(gòu)、多裂隙性、強(qiáng)脹縮性和強(qiáng)度衰減性的高塑性粘性土。膨脹土的災(zāi)害主要是其失水收縮、吸水膨脹引起的。不均勻的膨脹和收縮使土體拉裂，破壞了土體的完整性；而吸水膨脹使土體密度降低，兩者皆可使其強(qiáng)度降低，造成工程坡體失穩(wěn)滑塌等工程災(zāi)害。另外，受限制的強(qiáng)烈脹、縮會(huì)造成建筑物拉、脹裂破壞等。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀膨脹性是膨脹土最為顯著的特征。關(guān)于膨脹土膨脹性的研究要追溯到上實(shí)際40年代,1938年美國幵墾局在俄勒閃州歐維希的一座鋼制虹吸管基礎(chǔ)工程中首次認(rèn)識(shí)到粘
3、土膨脹的問題。接著到上世紀(jì)50年代,Holtz和Gibbs開始對(duì)膨脹性粘土的工程性質(zhì)展開了研究,后來眾多學(xué)者陸續(xù)對(duì)膨脹土的膨脹特性展開了一系列的研究。膨脹土膨脹特性的試驗(yàn)研究方法主要包括自由膨脹和側(cè)限約束下的膨脹試驗(yàn)。用以評(píng)價(jià)膨脹土膨脹特性的試驗(yàn)指標(biāo)主要有膨脹率和膨脹力。然而目前試驗(yàn)方法尚未規(guī)范化,采用的方法不同,所得的結(jié)果也不盡相同。對(duì)于膨脹率的測(cè)量,主要的試驗(yàn)方法包括自由膨脹率測(cè)試法,無荷和有荷側(cè)限膨脹率測(cè)試法。自由膨脹率主要用來判別膨脹土,一般認(rèn)為自由膨脹率大于20%的粘性土才可稱之為膨脹土。但是很多學(xué)者對(duì)利用自由膨脹率的方法來
4、判別膨脹土產(chǎn)生了質(zhì)疑,他們進(jìn)行了一系列的研究分析,并提出了相關(guān)修正建議。有荷側(cè)限膨脹率主要用來模擬工程實(shí)際中存在上覆土壓力的狀態(tài)。膨脹力的測(cè)量方法較多,總體歸納為四種:膨脹加壓法、恒體積法、分級(jí)加荷膨脹法和平衡加壓法。這四種方法中釆用較普遍的是恒體積法,因?yàn)楹泱w積法較符合工程實(shí)際,且簡便,試驗(yàn)時(shí)間短,但恒體積法只能測(cè)得縱向膨脹力,而無法獲得徑向膨脹力。對(duì)于徑向膨脹力測(cè)試方法的研究,國外Zeitlen,Franklin、Avsar等開展了相關(guān)研究,并取得了很多有價(jià)值的成果;國內(nèi)楊慶巧妙地設(shè)計(jì)了一種側(cè)限膨脹試驗(yàn)儀器,可以量測(cè)徑向膨脹力,而
5、且由于側(cè)壓量測(cè)部分的剛度較大,因此可以忽略徑向應(yīng)變,11可以說是真正意義上的恒體積膨脹力試驗(yàn)測(cè)試儀。關(guān)于初始狀態(tài)對(duì)膨脹土膨脹性的影響,陳孚華曾對(duì)美國洛基山區(qū)各種類型的膨脹土做過幾千次膨脹試驗(yàn),結(jié)果表明膨脹壓力受初始含水量、飽和度以及試樣厚度的影響不大,而是隨初始干密度的增大而增大。Komine采用恒體積法對(duì)壓實(shí)膨潤土的一維膨脹試驗(yàn)研究表明,最大變形和和最大膨脹力與初始含水量幾乎無關(guān),而是隨初始干密度的增大而增大。Basrna分別采用膨脹加壓法、分級(jí)加荷膨脹法、平衡加壓法對(duì)影響膨脹特性的因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明膨脹壓力和膨脹應(yīng)變隨初
6、始干密度、粘土含量的增大而增大,隨初始含水量的增大而減小?？娏植鹊难芯砍晒砻?膨脹土的膨脹率和膨脹量與初始含水量成反比,與初始干密度成正比。林青芝和王順分別對(duì)江蘇段與南陽膨脹土的膨脹特性進(jìn)行研究共同得出了膨脹土的無荷膨脹率與初始含水量之間呈線性關(guān)系,而有荷膨脹率與上覆荷載之間是半對(duì)數(shù)的關(guān)系這樣的結(jié)論。此外,文獻(xiàn)【22-30】都深入研究了不同初始狀態(tài)對(duì)膨脹土膨脹特性的影響,并取得了豐碩成果。二、膨脹土的膨脹機(jī)理在所有理論中,應(yīng)用較普遍是晶格擴(kuò)張理論和雙電層理論。粘土礦物親水性的產(chǎn)生原因:由于其具有高度的分散性、較大的比表面積和表面自
7、由能,再加上晶格置換作用等引起電荷不平衡,使土顆粒表面帶有大量負(fù)電荷,從而能較強(qiáng)地吸附周圍的水分和陽離子產(chǎn)生水化現(xiàn)象。圖2-1雙電子層示意圖“粒間膨脹”:即雙電層理論。由于水化作用,粘土礦物顆粒表面及其所吸附陽離子形成了較發(fā)育的表面溶劑化層,即雙電層(如圖2-1)。雙電層內(nèi)的離子吸附水分子,11使之在電場(chǎng)力作用下定向排列,在粘土顆粒周圍形成結(jié)合水膜,結(jié)合水膜增厚“楔開”粘土顆粒,使顆粒間距離變大,從而產(chǎn)生膨脹。雙電層理論主要基于粘土顆粒表面雙電層中結(jié)合水膜厚度變化來解釋粘土脹縮變形現(xiàn)象的。粘土中結(jié)合水膜的厚度,特別是弱結(jié)合水膜的厚度主
8、要取決于雙電層中擴(kuò)散層的厚度?！熬Ц衽蛎洝?主要是針對(duì)于具有活動(dòng)性晶格(即膨脹晶格構(gòu)造)的粘土礦物(如蒙脫石類),其晶面間距(C軸和b軸)因吸附水分子而擴(kuò)展,其晶層間由弱化學(xué)鍵連結(jié),彼此連結(jié)不牢靠,晶格格架(如圖2-2)
