【摘 要】
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膨胀土作为一种特殊的黏性土,具有许多不同于一般黏土的性质。一般黏土膨胀性较小,工程中忽略其不同饱和度状态下的体积变化是可行的,然而,当含水量变化时,膨胀土容易膨胀和收缩,这对轻型建筑物、路基、机场、航道斜坡和水坝将造成严重破坏。因此,研究不同饱和条件下膨胀土的体积与土水特性是十分必要的。本文以南水北调中线邯郸强膨胀土和黑龙江省季节性冻土区中膨胀土为研究对象,通过膨胀力、自然膨胀力和自然膨胀率试验,
【基金项目】
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国家自然科学基金项目:“干湿-冻融循环作用下季冻区膨胀土的流变特性及其微观机理”（批准号:51779191）
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膨胀土作为一种特殊的黏性土,具有许多不同于一般黏土的性质。一般黏土膨胀性较小,工程中忽略其不同饱和度状态下的体积变化是可行的,然而,当含水量变化时,膨胀土容易膨胀和收缩,这对轻型建筑物、路基、机场、航道斜坡和水坝将造成严重破坏。因此,研究不同饱和条件下膨胀土的体积与土水特性是十分必要的。本文以南水北调中线邯郸强膨胀土和黑龙江省季节性冻土区中膨胀土为研究对象,通过膨胀力、自然膨胀力和自然膨胀率试验,系统研究了强膨胀土的自然膨胀特性;通过固结试验、收缩试验、等压温度控制法、压力板仪法,系统地研究了季节性冻土区膨胀土低应力下的土水特性和体变特性,取得的主要成果如下:（1）膨胀力和自然膨胀力试验结果表明,膨胀力随初始含水率的变化会出现峰值,而自然膨胀力则随含水率增量的增加,近似呈对数增长。（2）自然膨胀率试验结果表明,增湿前期的无荷、有荷自然膨胀率随含水率的增加快速增长,增湿后期的无荷、有荷自然膨胀率则随含水率增加近似呈直线增长;有荷自然膨胀率第二阶段的增长率与无荷自然膨胀率第二阶段的增长率之比与竖向应力P之间近似呈对数减小。（3）干燥收缩试验结果表明,重塑膨胀土存在显著的收缩各向异性。对于中膨胀土和强膨胀土,径向收缩曲线第二阶段近似呈线性变化,竖向收缩曲线第二阶段呈非线性变化;对于中膨胀土,竖向收缩曲线和径向收缩曲线第二阶段的起始含水率相等,但对于强膨胀土,二者并不相等。针对上述现象提出采用Peng等提出的e-ω收缩曲线模型进行全吸力范围内的SWCC体变修正。（4）脱湿条件下的土-水特征曲线试验结果表明,无荷状态下含水率ω-基质吸力ψ曲线与低竖向应力下的ω-ψ曲线所得到的阈值ψcr相等;初始干密度、低的竖向应力均只改变了试样的孔隙比,并未改变试样的孔隙结构,因而不同干密度及低竖向应力条件下的ω-ψ曲线后半段(ψ>ψcr)几乎重合。（5）脱湿体变的试验结果表明,低竖向应力下的脱湿e-ψ曲线可分为固结过程和脱湿过程,两个过程相互独立,耦合效应可忽略,可采用固结试验结果对固结过程进行体变修正,可采用无荷状态下e-ψ曲线的拟合参数对脱湿过程进行体变修正;提出了低竖向应力下脱湿过程中孔隙比随吸力变化的改进模型,并利用该模型对低竖向应力下数据进行了预测,预测结果与实际结果较为吻合。
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