新闻中心

重要事件

膨胀土膨胀性试验的研究毕业设计

2020-11-12 04:45 作者:og真人游戏 点击:

  郭永春副教授二零一三 1.1膨胀土的特性及分布特点 1.2膨胀土问题研究现状 1.3问题的提出、目的和意义 1.4论文研究的主要内容 122.1 取样区地质背景 122.1.1 地形地貌 122.1.2 地层岩性 122.1.3 地质构造 132.1.4 气象水文条件 142.2 试样基础实验 152.2.1 原状土物理性质实验 152.2.2 界限含水率实验.................................................... 16 2.2.3 自由膨胀率实验 182.2.4 击实实验 192.3 本章小结 223.1 初始含水率对膨胀率的影响规律 223.1.1 实验说明及试样制备 223.1.2 实验步骤 223.1.3 实验数据 233.1.4 结论分析 323.2 初始含水率对膨胀力的影响规律 333.2.1 实验说明 333.2.2 实验步骤 343.2.3 实验数据 343.2.4 结论分析 403.3 本章小结 434.1 膨胀土吸水过程膨胀率随着吸水率的变化规律 434.1.1 实验说明 434.1.2 实验步骤 434.1.3 实验数据 444.1.4 实验结论 454.2 膨胀土吸水过程膨胀力随着吸水率的变化规律 454.2.1 实验说明 454.2.2 实验步骤 454.2.3 实验数据 464.2.4 实验结论 494.3 本章小结 515.1 相对膨胀率实验研究 515.1.1 实验说明 515.1.2 实验步骤 515.1.3 实验数据 525.1.4 实验结论 535.2 膨胀率实验研究 555.1.1 实验说明 555.2.2 实验步骤 555.2.3 实验数据 555.2.4 实验结论 585.3 本章小结 61结论...................................................................................................................... 62 参考文献.............................................................................................................. 65 绪论1.1 膨胀土的特性及分布特点 膨胀土是一种非饱和的、结构不稳定的区域性特殊土,其粘粒成分主要由 固结性及强度衰减性等特殊性质。世界范围内对于膨胀土的定义不一,我国在国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)(以下简称《膨胀 土规范》)中对膨胀土作如下定义 :土中粘粒成分主要由亲水矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。 根据工程地质特征及土的自由膨胀率等指标综合分析,膨胀土一般具有以 发生坍塌等;(4)建筑物裂缝随气候变化而张开或闭合;(5)自由膨胀率大于或等于40。具备这些条件的土一般即可判定为膨胀土 。我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,在我国膨胀土主要分布于华中、华南和西南地区,区域人口 超过三亿。在广西、云南、湖北、河南、安徽、四川、河北、山东、陕西、江 苏、贵州和广东等20 多个省、自治区、直辖市膨胀土均有不同范围的分布,总 面积在10 万以上,其中以湖北、河南、云南、广西的一些地区最为发育 国二十几个省区的资料,膨胀土多分布在二级及二级以上的河谷阶地、山前、盆地边缘和丘陵地带,在山地表现为低丘缓坡,在平原地带表现为地面龟裂、 沟槽、无直立边坡。也有个别分布在一级阶地上,呈龙岗一丘陵与浅而宽的沟 谷,地形坡度平缓,无明显的自然陡坡,具有典型的垄岗式地貌。在流水作用 下的水沟水渠,常易崩塌、滑动而淤塞 膨胀土以沉积建造环境和母岩风化改造作用作为分类依据,其成因可概括为五种类型 ,即湖相沉积膨胀土、河流相沉积膨胀土(冲积膨胀土、洪积膨胀土、冰水沉积膨胀土)、残坡积膨胀土、 海相沉积膨胀土、火山灰沉积膨胀土。不同类型的膨胀土由于来源母岩不同, 成土环境各异,因此往往具有不同的物质成分和裂隙结构面形态,并具有分带 性和分区性,膨胀土的微结构特征也随母岩与地质成因的不同而各异。 1.2 膨胀土问题研究现状 过去人们对于膨胀土的了解和认识较少,由于其在天然状态下具有较好的 工程性质,土体坚硬,强度较高,变形较小,往往认为其是一种很好的天然地 基土。虽然有许多膨胀地基土上的建筑物,尤其是轻型建筑物发生了不同程度 的开裂等问题,但这些建筑物损坏的原因往往被归咎于施工质量问题或基础的 不均匀沉降,而没有考虑到膨胀土浸水膨胀、失水收缩特性对上部结构的影 1938年,美国开垦局在奥勒冈州欧维希的一座钢制虹吸管基础工程中首 次认识到了膨胀土问题的存在 。自那时起,工程技术人员开始认识到,建筑物的损坏除了由于沉降造成的以外,有时还会存在其它原因。此后,随着地上 板结构的日益广泛使用,由膨胀土造成的建筑物物损坏进一步增多。随后的几 十年中,又有近二十个国家和地区提出了有关膨胀土问题造成危害的报告,膨 胀土对工程建设的危害开始引起全世界范围内的广泛关注,其中以加拿大、澳 大利亚、南非、以色列、印度、中国及美国等国尤为突出。 自二十世纪四十年代起,膨胀土问匙迩釉引起世界池围内竿木界和土程界 广泛重视,在上世纪六十年代之后,成为世界性的重要研究课题 [2,3] 1965年,首届世界膨胀土学术会议在美国召开,之后每4 年一届 [8、9l 。除此以外,国 际工程地质大会、国际土力学及基础工程大会等许多岩土工程方面的国际会议 都将膨胀土工程问题列为其重要的议题。英国、前苏联、美国、日本和罗马尼 亚等国都先后组织专家学者,对膨胀土的工程性质进行专门研究,并制定有关 规范,充分反映了世界各国对膨胀土工程问题的高度重视及采取的科学态度。 我国关于膨胀土的研究工作开展至今,已在其各个方面取得了很多有价值 的研究成果,主要包括以下研究方向:(1)膨胀土的矿物成分与其膨胀性的关系研 究;(2)膨胀土的非饱和特性与计算模型研究;(3)膨胀土的胀缩性、超固结性、裂 隙性以及强度衰减性研究;(4)降水入渗对土坡稳定性的影响研究等。在有关膨胀 土的诸多特性研究中,其强度特征和变形特性作为指导相关工程设计、施工的 关键性因素,更是长期受到学术界和工程界的广泛重视,一直是膨胀土研究工 作的重点所在 [10] 在膨胀土的强度特性研究方面,专家学者们从不同角度出发作了大量的工作,并已取得了很多在理论上和工程上都具有意义的成果。 缪林昌等通过对宁夏膨胀土进行的常规等速直剪试验,研究了其含水量对 于峰值稳定强度的影响,并总结出了膨胀土的含水量、粘聚力和内摩擦角之间 的关系方程 [11] ;通过对不同干密度、吸力的非饱和重塑膨胀土进行三轴剪切试 验,研究分析其应力应变硬化和软化和体变剪缩剪胀特性与土样内部的孔隙孔 径大小及孔隙连通性的相关性,研究表明,低密度试样内部孔隙孔径较大且连 通性较好,应力一应变曲线表现为硬化,体变呈剪缩性,当土样密度增大后逐 步由硬化一剪缩向软化一剪胀转化 [12] 龚壁卫等对非饱和击实膨胀土的总应力强度进行探讨,对不同起始含水量和不同起始密度的击实膨胀土运用非饱和的固结快剪方法,进行了抗剪强度的 试验研究,研究了非饱和膨胀土在总应力状态下的抗剪强度特性。认为总应力 强度随着干密度的增大和含水量的减少而变大,含水量的变化对于内摩擦角影 响较小,而对于凝聚力影响较大 [13] 温国炫等认为膨胀土的粘聚力与含水比之间有较为明显的关系,而与含水量、干容重、孔隙比等的直接关系不明显,膨胀土的内摩擦角与含水量、干容 重及孔隙比之间均有一定的关系,其中孔隙比的关系较为密切 [14] 孔令伟等对湖北襄荆高速公路膨胀土的膨胀潜势等级、含水量与干密度对其加州承载比(CBR)值的影响规律进行了系统研究,获得不同含水量范围内膨 胀土CBR值和干密度与压实度的经验相关公式,发现膨胀土的CBR值随其膨 胀潜势等级、含水量、压实功变化的规律,CBR峰值对应的含水量大于最佳含 水量,其差值随击实功的减小而减小 [15] 丁振洲等根据对膨胀土增湿试验的研究,得出:前期增湿会引起较大的膨力,在达到一定程度后出现拐点,以后膨胀力的增加趋于缓慢且近于线性;换算 膨胀力与初始含水率成非线性负相关关系。同时探讨了极限膨胀力影响因素, 试验表明,不同含水率制备的相同干密度的土样的极限膨胀力随初始含水率的 增大而减小 [16] 韩华强、陈生水利用常规直剪仪、三轴仪以及轻便固结仪,分别对非饱和膨胀土的强度和变形特性以及干湿循环对强度和变形的影响进行了一系列的试 验研究,以饱和度、干湿循环次数为变量,分别探求了外力约束对膨胀土强度 的影响,不同饱和度膨胀土的总应力强度特性,干湿循环对非饱和膨胀土总应 力强度的影响,饱和度与压缩模量以及孔隙比的关系,干湿循环对饱和膨胀土 有效应力强度指标的影响,广义吸力与饱和度的关系,并建议了一组计算非饱 和膨胀土变形及强度特性的经验公式 [17] 膨胀土研究中的另一个重点问题是膨胀土的变形特性,尤其是含水量、压力等方面因素对于膨胀土的变形特性的影响,由于既具有重要的理论意义,又 和工程实践密切相关,更是引起了专家学者们的广泛重视,一直是膨胀土研究 的重要内容,前人在此方面也已做了大量工作,并取得了许多有意义的成果。 刘祖德、王园对击实膨胀土进行三向浸水变形研究,讨论了在三向应力状 态下初始含水量对土样变形的影响,但没有考虑初始干密度和压力水平对变形 特性的影响 [18] 沈珠江等应用非饱和土简化固结理论,用数值计算方法模拟了膨胀土渠道边坡在降水过程中孔隙压力变化和变形的发展过程,并且得到了得到在定性上 和实际人工降雨试验观测一致的结果,但试验过程与天然降水情况有出入,且 实验和计算的变形仅限于弹性范围内 [19] 李振等通过用压缩仪对不同起始密度及含水率的膨胀土进行分级和一次性浸水试验,得到了浸水路径、初始含水率、初始干密度、压力和加压方式对膨 胀土变形影响的定性规律,但对于几种因素共同作用时的相互影响未加以考虑 [20] 丁振洲等通过试验方法研究了不同程度增湿对膨胀土变形的影响,证明无荷及有荷膨胀率均与增湿程度有关,且呈近似线性正相关关系,并给出了膨胀 土增湿变形的一般性建议公式,但试验全部选取重塑膨胀土样进行,没有考虑 到原状土与重塑土的差异性 [21] 1.3问题的提出、目的和意义 膨胀土在天然状态下常处于较坚硬状态,对气候和水文因素有较强的敏感 性,这种敏感性对工程建筑物会产生严重的危害。膨胀土胀缩引起建筑物的破 坏常常具有多次反复性和长期潜在的危险性,给人类造成灾害。美国工程界称 膨胀土为隐藏的灾害”,“晴天一把刀,雨天一团糟”及“天晴张大嘴,雨后吐黄 水”都是对膨胀土的线] 。膨胀土的这种显著胀缩特性使膨胀土地区的房 屋建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受巨大的破坏。修筑在典型膨 胀土分布区的铁路、公路膨胀土路基常常是“逢堑必滑,有堤必坍”,而且这种 破坏作用常具有多次反复性和长期潜在危害性。因此,有人称它为“工程中的癌 症”。它给世界各国造成了巨大的经济损失。 据Jones 和Holtz(1973)报导,仅在美国,“每年由于土的胀缩对房屋,道路 和管线 亿美元,比水灾,台风,龙卷风和地震所造成的损害 加在一起还多一倍以上。”1980 年,Krohn 和Slosson 估计,由于膨胀土对建筑 物造成的危害,美国每年需要消费70 亿美元。世界大多数国家都有膨胀土问 题,如美国,澳大利亚,阿根廷,缅甸,中国,古巴,埃赛俄比亚,加纳,英 国,印度,伊朗,以色列,肯尼亚,墨西哥,摩洛哥,南非,西班牙,土耳其 和委内瑞拉等国都报导过他们遇到的膨胀土问题。据统计每年膨胀土给全球带 来的经济损失估计达15 亿美元以上 综上所述,膨胀土问题是全球性的共同课题,其分布之广,灾害的损失,是今人触目惊心的。对膨胀土的研究是必需的,也是必要的。 1.4 论文研究的主要内容 通过上述对重塑膨胀土的研究工作的总结,可以发现,膨胀土问题是岩土 工程的“癌症”。其造成的损失巨大,处理的难度极高,费用极大。由于地区的 差异,膨胀土形成过程的不一,其性质也变化不一。在找出其共性的基础上, 仍有许多“个性”问题需要研究。不同类型的工程设施,膨胀上对其影响方式也 不同,基于目前的研究现状和工程实际需要,本文从龙潭寺时代新城段膨胀土 的试验研究出发,主要做以下两个方面的研究工作: (1)膨胀土的基本物理性质 通过室内常规试验得出龙潭寺时代新城段膨胀土的基本物理性质指标,如 土粒比重、液限、塑限、塑性指数、自由膨胀率等,通过这些基本物理性质对 膨胀土的工程特性作出初步判别,为下一步的研究工作提供前提和条件。 (2)重塑膨胀土的不同因素对其膨胀性的影响 膨胀土吸水体积产生剧烈膨胀,这是膨胀土最本质的特性之一。从微观上 讲,膨胀土吸水膨胀主要是由于水分子在膨胀土亲水矿物颗粒周围以及叠聚体 周围产生具有一定排列方向的结合水膜,结合水膜加厚,使土颗粒距离增加, 导致土体膨胀。然而,实际工程建设中,我们不可能准确地确定膨胀土体中水 膜厚度的变化情况。但是我们可以在宏观方向上,从影响膨胀土工程膨胀变形 的外部因素发,对膨胀土的膨胀变形进行有关测试,进行定量分析,总结膨胀 变形规律,指导工程实践。基于这一目的,我们对龙潭寺膨胀土进行了大量的 室内试验,分别讨论初始含水率、吸水率、轴向应力对膨胀土膨胀性的影响。 寻找膨胀土膨胀变形特性,为今后膨胀土地区的工程建设提供合理的参数。 试样的基础实验和制备2.1 取样区地质背景 2.1.1 地形地貌 拟建场地位于成都市成华区鹤林村,总体呈西高东低,孔口标高为 499.88m~511.92m,最大高差为12.04m。地貌单元属成都平原级阶地。 2.1.2 地层岩性 据钻探揭露,场区上覆地层主要由第四系全新统人工填土层(Q fgl)组成,下伏基岩由白垩 系上统灌口组(K 2g )泥岩组成。各层特征由上向下描述如下: (1-1)杂填土(Q ml):杂色,结构松散,以砖块、混凝土等建筑垃圾和生 活垃圾为主,上部可见大量植物根系。层厚1.00m~8.20m,回填年限约为5 ml):黄褐色、黑褐色、红褐色,稍湿,结构松散;以人 工回填粘性土为主,局部地段为人工回填泥岩。表层含大量植物根茎,部分地 段含少量砖瓦碎屑,层厚0.80m~8.10m。 (2)淤泥质粘土(Q ):褐灰~深褐~灰黑色,湿,土质较均,稍有光滑,干强度和韧性低,具臭味,含少量植物残体,为上层滞水长期淤塞存储侵 染所致,仅局部地段有分布,土质变化大,上层滞水积水地段成流塑状(2 钻孔),其它地段成可塑~软塑~硬塑状,层厚0.50m~6.00m。 (3-1)粘土(Q fgl):褐色~褐黄色、湿,硬塑。包含少量豆状铁锰结 核,网状裂隙较发育,偶见陡倾角裂隙发育,隙面光滑,并充填灰白色高岭 土,无摇振反应,有光泽,干强度高,韧性高。该层土在场地内普遍分布,厚 度3.00m~13.30m。 (3-2)含卵石粘土(Q fgl):灰色~褐色、湿,粘土呈可塑状,卵石粒径 2~20cm,卵石含量约20%~40%,卵石与粘土成半胶结状态,偶见充填灰白 色高岭土;部分卵石呈风化碎块状,仅部分钻孔有揭露,厚度0.50m~2.90m。 (4)泥岩(K 2g ):紫红色~红褐色,泥质结构,厚层状构造,成份主要为粘土 矿物,分布连续,各钻孔均有揭露,根据其风化程度可为三个亚层: 全风化层(4-1):紫红色、红褐色;岩芯呈土状,遇水软化,手捏成泥, 偶见灰白色泥质团块,层厚1.00m~8.50m。 强风化层(4-2):紫红色、红褐色,裂隙较发育;岩芯多呈碎块状,短柱 状,偶见灰白色泥质团块;风化裂隙发育,隙面见黑色侵染物充填,岩体破 碎,遇水软化,手捏即碎,层厚2.00m~8.20m。 中等风化层(4-3):紫红色~红褐色,泥质结构,厚层状构造。岩体较完 整,偶见陡倾角裂隙发育,隙面见黑色侵染物充填。岩芯多呈长柱状,岩芯一 般长10cm~30cm,最深度7.50m。 2.1.3 地质构造 成都地区大地构造体系的西部为华夏系龙门山构造带;其东部是新华夏系 龙泉山构造带;处于两构造单元间的成都平原北起安县、南至名山、西抵龙门 山脉、东达龙泉山,惯称成都坳陷。 龙门山滑脱逆冲推复构造带:经青川、都江堰至二郎山,绵亘达500 km,宽25~40km。这是一个经历了多次强烈变动的、规模巨大的、结构异常复杂的北东向构造带。 龙泉山褶断带:展布于中江、龙泉驿、仁寿一带,长约200km,宽15km 左右。为一系列压扭性的逆(掩)断层组成,呈北东走向,构造形态狭而长, 现今时期断裂活动标志少。 成都坳陷与成都平原分布的范围基本一致。呈北东35方向展布,是一西 陡东缓受“喜山期”两侧断裂对冲形成的构造盆地。“喜山运动”以来一直处于相 对沉降,堆积了厚度不等的第四系(Q)松散地层,不整合于下覆白垩系(K) 地层之上。基岩内发育有蒲江~新津、磨盘山等断裂,构造线均沿北东方向延 展。蒲江~新津断裂南起蒲江,北过新津隐伏于第四系地层之下,深约5.5km, 以北趋于消失,沿此断裂带的蒲江曾于1734 年发生过5 级地震。磨盘山断裂位 于成都市区以北,自新都经磨盘山进入成都市区一环路北三段附近。从区域构 造背景和地震活动性分析,磨盘山断层通过地区属不稳定的微活动区;沿此断 裂带的新都曾于1971 年发生过3.4 级地震。 成都地区在大地构造体系上位于华夏系龙门山隆起褶皱带和新华夏系龙泉 山褶断带之间。该体系于印支运动早期以具雏形,印支晚期则已基本定形,进 入喜山期只在此基础上进一步加剧其发展。 老第三纪,青藏高原的上升,龙门山和龙泉山随着隆起,但地面高差不 大。进入新第三纪差异运动不明显。早更新世,龙门山急剧抬升,龙泉山随着 抬升,平原西侧坳陷形成,粗碎屑之卵砾石堆积其间。早更新世晚期至中更新 世早期龙门山、龙泉山继续抬升,整个平原则普遍下沉。中更新世晚期,新构 造运动变得剧烈而复杂起来。龙门山、龙泉山加速抬升过程中,原有的一些主 干断裂继续加强活动,成都坳陷解体,东部边缘构造带和西部边缘构造带上 升,局部成为台地,中央坳陷和边缘构造带的部分地段继续沉降,接受上更新 统沉积。最终形成了成都地区现今的构造轮廓和地貌景观。 总体来说,成都地区所处地壳为一稳定核块,东侧距龙泉山褶断带约 20km,西侧距龙门山褶断带约50km,区内断裂构造和地震活动较微弱,自晚 更新世至今,活动性大为减弱,趋于稳定,即或存在发生5.5 级地震的地质构 造背景,其基本烈度也不会超过7 度。区域地质构造格局奠定了本区地形地貌 的基本形态,同时也是确定本区抗震设防烈度为7 度的主要依据。 2.1.4 气象水文条件 气象 成都地区位于亚热带暖湿季风气候区,终年温暖潮湿,四季分明,气候特 征为春旱、夏热、秋雨、冬干,日照少,无霜期长,降雨集中在6~9 月,降雨 量约占全年的74.2%。 据成都气象台的观测资料,成都市区的气候特征如下: (1)气温:多年平均气温值16.2,极端高温值为37.3,极端低温值为- 5.9; (2)降水量:多年平均值为947.00mm,日最大值为195.20mm;蒸发量:多 年平均值为1020.50mm;相对湿度:多年平均值为82%;多年平均日照时间: 1228.30h; (3)风向、风速:多年平均风速值为1.35m/s,最大风速为14.8m/s;最多风 向为NNE,出现频率为11%。 水文 根据区域水文地质资料和本次勘察揭露,场地地下水类型为上层滞水和基 岩裂隙水。 上层滞水,主要分布在场地填土层中,其动态特征受气候影响很大,地下 水面随局部隔水层的起伏而变化,主要补给源为大气降水,具水位埋深不一、 无统一地下水位、水量小、易疏干的特性。本次勘察期间时值平水期,各钻孔 中测得的上层滞水的水位差异较大,埋深为1.80~7.60m,标高496.48~ 504.44m,无统一地下水位。赋存于基岩层中的基岩裂隙水。该地下水一般埋藏 在强风化泥岩及中等风化泥岩层内。主要受邻区地下水侧向补给,各地段富水 性不一,无统一地下水位。水量主要受裂隙发育程度、连通性及隙面充填特征 等因素的控制。 2.2 试样基础实验 按照《土工试验指导手册》,试样基础试验主要包括原状土物理性质试验 (天然含水率、天然密度、干密度)、界限含水率试验、自由膨胀率试验等。 2.2.1 原状土物理性质实验 1.原状土的天然含水率实验采用烘干法。实验结果如表2-1 表2-1 天然含水率实验成果 红色 纯白色 黄色 271.564.1 223.5 1322.6527.7 1233.2 盒+干土 1159.2 450.0 1040.6 干土 887.7 385.9 817.1 163.477.7 192.6 含水率 18.41% 20.13% 23.57% 可见,红色粘土的天然汗水量为18.41%,黄色粘土天然含水量23.57%。 2.天然密度试验采用环刀法,通过对拍得的6 个环刀土样进行密度试验, 结果如表2-2 2-2天然密度试验 粘土类 土样体积(cm 密度(g/cm 干密度(g/cm 44.9460 167.88 2.05 1.65 色粘土 44.72 60 165.89 2.02 1.63 43.03 60 163.31 2.01 1.62 43.05 60 164.64 2.03 1.63 色粘土44.72 60 166.94 2.04 1.64 43.03 60 163.84 2.01 1.62 试验中,密度试验取值分布在平均值附近,故红色原状样天然密度取值 ρ=2.03/cm 。故黄色原状样天然密度取值ρ=2.02g/cm 2.2.2界限含水率实验 土从泥泞到坚硬经历了几个不同的物理状态。含水量很大时土就成为泥 浆,是一种粘滞流动的液体,成为流动状态;含水量逐渐减少时,粘滞流动的 特点渐渐消失而出现塑性。当含水量继续减少时,则发现土的可塑性逐渐消 失,从可塑状态变为半固体状态。当含水量很小时,土的体积不再随含水量的 减少而减小了,这中状态称为固体状态。从一种状态变到另一种状态的分界点 称为界限含水率。土的界限含水量是反映土颗粒与水之间相互作用的灵敏指标 之一,在一定程度上反映。界限含水量与土的颗粒组成、粘土矿物成分、阳离 子交换性能、土的分散度和比表面积、以及水溶液的性质等都有着十分密切的 关系。界限含水量对于粘性土的分类和工程性质的评价具有重要意义。土由可 塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限(W ,也称塑性上限含水量或流限),土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限(W ,也称塑性下限含水量)。一般来说,由于膨胀土是具有高塑性的粘性土,液限越高,则土的膨胀潜 势就越大。 本文采用锥式液限仪测定膨胀土试样的液限,其塑限采用搓条法进行测 土处在可塑状态的含水量变化范围,即液限和塑限的差值(省去百分号)称为塑性指数(I (2-1)塑性指数越大,土处于可塑状态的含水量范围越大,土的塑性就越强。一 般来说,土的颗粒越细,且细颗粒(粘粒)含量越高,则其比表面和可能的结合 水含量就越高,塑性指数也随之增大。因此,塑性指数在一定程度上综合反映 了影响粘土特征的各种重要因素,在工程上常按对粘性土进行分类。《建筑地 基基础设计规范》(GBJ7-89)中规定,粘性土按照其塑性指数值不同可划分为粘 土、粉质粘土和粉土三类。 表2-3 粘性土按塑性指数分类 土的名称 粉质粘土粘土 塑性指数 1010

  17实验结果如表2-4 表2-4 界限含水率实验 土类型 液限含水率 塑限含水率w 黄色土0.42 0.19 23 红色土 0.43 0.21 22 黑色土 0.34 0.21 13 注:确定 时,液限以76克圆锥仪沉入土样中深度10mm为准。 由表2-4 可知,黄色膨胀土和红色膨胀土塑性指数I 分别为23和22,大于 17,故黄色膨胀土和红色膨胀土按塑性指数分类属于粘土,具有较强的塑性。 粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比称为液性指数I =错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。(2-2) 液性指数可以用来表示粘性土所处的软硬状态,液性指数值越大,则土质越 软,液性指数值越大,则土质越硬。《建筑地基基础设计规范》(GBJ7 一89)中 规定,粘性土按照其液性指数值不同可划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑 五种软硬状态 表2-5 粘性土软硬状态的划分 状态 坚硬 0.250.25

  1.0由实验结果可知,此红色膨胀土液性指数为-0.14,故该膨胀土处于坚硬状态。 黄色膨胀土液性指数为0.13,处于硬塑状态。 2.2.3 自由膨胀率实验 膨胀土的自由膨胀率(δ ef )是指将膨胀土样经过粉碎风干后,一定体积的松 散土粒浸泡于水中,在没有任何限制条件下经充分吸水膨胀后产生自由膨胀, 体积增大,试样膨胀稳定后所增加的体积与初始体积的百分比。研究表明:自由 膨胀率能够较好的反映土中的粘土矿物成分、颗粒组成、化学成分和交换阳离 子性质等基本特征。土中的蒙脱石矿物越多,小于0.002 的粘粒在土中所占分 量较多,且吸附有较为活泼的钾、钠等阳离子时,土体内部积蓄的膨胀潜势则 越强,自由膨胀率就越大,土体所表现出的胀缩性就越强。调查表明;自由膨 胀率较小的膨胀土其膨胀潜势较弱,其上建筑物损坏程度较轻微;自由膨胀率 高的土其膨胀潜势较强,其上建筑物损坏程度较严重。 试验步骤,本试验按照《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87)操作。 用四分对角法取代表性风干土约碾细全部过0.05mm筛 将过筛的试样拌匀在100~105下烘至恒重 在干燥器内冷却至温; 将无颈漏斗放在支架上漏斗下口对准量土杯中心并保持距离; 用取土匙取适量试样倒入漏斗中,要求两次称量的差值不得大于0.1g;5、在量筒内注入30ml 纯水并加入5ml 浓度为5%的纯氯化钠溶液,将试样 倒入量筒内,用搅拌器搅拌悬液,上近液面,下至筒底,上下搅拌各 10 重复上述步骤,做第二组试验自由膨胀率按照下式进行计算: ef=错误!未找到引用源。100% (2-3) 式中:Vo 一试样原有的体积(即量土杯的体积),10mL; Vw__膨胀稳定后测得的量筒内试样的体积,mL 根据《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJ112-87),膨胀土的膨胀潜势, 可按下表2-6 分类。 表2-6 膨胀土的膨胀势分类 自由膨胀率(%) 膨胀潜势 40δ ef

og真人游戏

返回

网站地图

Copyright©og真人游戏    技术支持:华润水泥控股有限公司