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自然界的晴雨交替作用会对膨胀土的抗剪强度造成巨大损伤,研究工程中真实荷载条件下干湿循环对膨胀土抗剪强度的影响规律具有重要意义。当前膨胀土的干湿循环研究主要以室內试验为主,试验方法大致分两类:一类是在完全无荷载条件下进行干湿循环试验;另一类是在环刀试样上堆砌砝码以模拟存在竖向荷载下的干湿循环试验,然而为了准确控制试样干湿循环幅度,用称重法计算含水率时需要卸掉竖向荷载。上述两类方法中试样的受力状态都与工程中真实荷载存在较大差别。基于上述局限性,本文对模拟荷载下膨胀土干湿循环装置进行研究,并利用该装置进行相关验证试验,主要取得以下成果: (1)研制了一套能较好模拟荷载作用下进行干湿循环及直剪试验的装置。该装置利用环刀对试样的约束来模拟一定深度土体受到其周围土体的侧向荷载,利用加载杠杆或者砝码约束来模拟一定深度土体受到其上覆土层的竖向荷载。完成预定的干湿循环次数后,可将装置直接安装到特制剪切盒内进行直剪试验,无需拆样,减少对试样的扰动。使用该装置,干湿循环试验全过程中不出现卸载现象,能较好实现对工程真实荷载的模拟。 (2)利用该装置进行干湿循环试验,称重法控制试样含水率精度在±1%以内;调节加载杠杆的长度,可以灵活的调整竖向荷载大小,从而模拟不同覆土深度处膨胀土的干湿循环试验。 (3)干湿循环幅度(含水率变化幅度)不大于±5%时,可保持试样干湿循环过程始终处于侧向荷载和竖向荷载共同作用之下;膨胀土路基采用包边法处治中,其填芯膨胀土含水率变化幅度一般不超过±5%,本文研究结果对该工程具有较好借鉴作用。 (4)利用该装置进行了0kPa、5kPa、15kPa、30kPa等4级荷载下0次~6次干湿循环试验,并对完成干湿循环的试样进行快剪试验,研究了荷载下干湿循环对膨胀土抗剪强度的影响规律。 (5)荷载条件下的c、Φ值比无荷载条件下要高;试样的粘聚力指标总体上都随着干湿循环次数的增加而降低,不同荷载级别下粘聚力降低程度不同。与未经历干湿循环的试样相比,经历干湿循环的试样内摩擦角都出现大幅度降低,而经历不同干湿循环次数的试样之间内摩擦角上下波动幅度较小。 (6)干湿循环作用使试样内部出现裂隙,抗剪强度降低。侧向荷载和竖向荷载的存在,使得土体的收缩裂隙受到有效限制,大幅度抑制了土体抗剪强度的衰减,尤其是有效抑制了粘聚力的衰减。干湿循环后,试样密度发生变化,侧向荷载和竖向荷载对密度的减小起到限制作用,一定程度上也抑制了抗剪强度的衰减。