邯郸市膨胀土胀缩微观机理与力学效应

来源 :河北工程大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:zmdwfh2008
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膨胀土中含有的亲水性粘土矿物较多,因此它在遇到水时,体积会立刻膨胀增大;在失去水时,会马上收缩干裂,是一种高塑性粘性土。这种性质将会极大地降低工程的安全性或可用性。  本文以南水北调工程中邯郸市西北部的两层代表性膨胀土作为研究对象,通过查阅相关资料、大量室内土工试验和微观试验分析,开展膨胀土的胀缩特性和力学效应对比研究,主要内容和结论如下:  (1)通过X射线衍射试验、扫描电镜试验及X射线荧光光谱分析试验得到了邯郸市膨胀土的矿物相组分、微观结构形态和氧化物含量等资料。  (2)通过对膨胀土含水率、重度、孔隙比、液塑限等进行的试验,很准确地获得了邯郸市膨胀土物理力学性质指标,并且采用自由膨胀率与50kPa荷载下一维有荷膨胀率的这两项指标,来判别邯郸市研究区这两层膨胀土的胀缩性。  (3)通过膨胀力试验和直接剪切试验,得到了膨胀土的强度指标(即膨胀力,内摩擦角和粘聚力等)。试验结果表明,膨胀土在干燥时强度非常高,不过一旦遇水,便会迅速膨胀、膨胀力变大、强度急速下降。  (4)从微观结构的角度合理解释了膨胀土的胀缩性及其力学效应机理。除此之外,还通过扫描电镜试验来分析直剪、固结试验后土样的微观变化。  通过上述大量关于膨胀土的试验研究,不难得出以下结论:从微观上讲,邯郸市西北部研究区的这两层膨胀土的粘土矿物主要以蒙脱石为主,结构特征主要是絮状与粒状堆叠结构,片状聚集体与单粒体并存,微裂隙发育且定向性明显,孔隙比大,孔隙分形维数与颗粒尺寸也比较大;从宏观上讲,该区膨胀土的胀缩性都不是很强,第一层属于弱膨胀土,第二层属于中膨胀土。本文依据这些试验结果为基础,研究了邯郸市膨胀土微观粘土矿物成分与结构特征的角度来分析膨胀土显著的胀缩性与力学效应。希望能给从事邯郸市膨胀土工程设计和施工的工程师及科学工作者们提供一些新的资料,对传统的原理和做法有所延伸和补充。
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