【摘 要】
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本文主要以膨胀土为研究对象,利用理论研究、试验验证、数值模拟三种方法,研究了不同类型膨胀性土体的吸水膨胀系数的问题,总结了不同类型土类吸水膨胀系数的变化规律,探讨了吸水膨胀系数的工程意义以及工程应用。主要研究成果如下:（1）基于现有膨胀机理相关理论,从粘土矿物出发,建立微观的粘土矿物颗粒膨胀至宏观土体膨胀的膨胀模型,并推导了土体膨胀变形的计算公式。（2）针对粒径级配以及搅拌遍数等对自由膨胀率试验的
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本文主要以膨胀土为研究对象,利用理论研究、试验验证、数值模拟三种方法,研究了不同类型膨胀性土体的吸水膨胀系数的问题,总结了不同类型土类吸水膨胀系数的变化规律,探讨了吸水膨胀系数的工程意义以及工程应用。主要研究成果如下:（1）基于现有膨胀机理相关理论,从粘土矿物出发,建立微观的粘土矿物颗粒膨胀至宏观土体膨胀的膨胀模型,并推导了土体膨胀变形的计算公式。（2）针对粒径级配以及搅拌遍数等对自由膨胀率试验的影响,提出了自由膨胀率试验的改进方案,并通过颗粒流软件PFC2D实现了膨胀土自由膨胀率试验的模拟。（3）基于双电层理论,通过原子力显微镜技术来测试粘土颗粒的水化膜厚度,得到蒙脱石的弱结合水的水化膜厚度约为25.13nm,利用所测得到的水化膜厚度并结合颗粒尺寸以及粘土矿物含量,验证了膨胀变形公式的合理性。（4）通过所研制的单轴膨胀性试验装置,对不同类型与初始状态条件下的重塑土样进行试验研究,得到试样膨胀应力和膨胀变形与含水率增量的实时关系曲线,基于膨胀应力和膨胀变形与土样含水率的变化息息相关,提出了吸水膨胀系数的概念,得到吸水膨胀应力系数随着含水率的增加而不断减小,吸水膨胀应变系数随着含水率的增加而不断增大。最终验证了用吸水膨胀系数来划分土体膨胀性强弱的合理性与可靠性。（5）验证了吸水膨胀系数在工程应用上的实用性,即勘察、设计以及数值模拟三方面,勘察方面可以用吸水膨胀系数对岩土体膨胀性进行分类;设计方面可以将吸水膨胀应力系数运用到土压力的计算以及挡墙、桩基等设计之中;数值模拟方面基于相似理论以及温度场与湿度场之间的联系,建立温度应力与湿度应力的等量关系,通过利用温度场间接性地把湿度场的内容表现在FLAC3D中,从而得到对湿度场的模拟。
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