膨胀土初始破损与湿干交替耦合作用下的力学行为

作者：毛新; 汪时机; 程明书; 陈正汉; 王晓琪

来源：岩土力学, 2018, 39(02): 571-579.

DOI：10.16285/j.rsm.2017.1136

• 膨胀土
• 干湿循环
• 裂隙
• 破损
• 力学性能

为研究不同初始破损程度、不同干湿循环次数及两者耦合工况对膨胀土孔洞及裂隙发育、演化规律的影响,以及相应的土体变形、力学行为,以合肥膨胀土为研究对象,对制备的不同初始破损程度(圆柱孔直径分别为0、2.5、5 mm)的3组20个试样进行干湿循环试验及三轴剪切试验(控制吸力为50 kPa,有效围压分别为100、200、400 kPa)。并解释了孔洞-裂隙的产生及发育新机制。结果表明:干湿循环次数为0时,一定程度的初始破损会提高土体的强度;与常规认识不同,干湿循环次数为12次时,初始破损的存在会诱导土体裂隙开裂的方向和贯通模式,形成的结构块较无破损土体形成的更完整,因而具有相对于无初始破损土体更高的强度;干湿循环次数为3次时,裂隙完全扩展,土体结构性被严重破坏,有无初始破损的土体强度趋于一致;孔洞-裂隙的演化机制是:脱湿-增湿过程中产生的水力梯度使土体具有不同的软硬性质和胀缩变形,产生的拉压应力在微裂纹、尖端形成应力集中而开裂,更易与具有的初始孔洞破损联合、交汇、贯通,萌生的裂隙增大了水汽交换界面面积,进一步平衡拉压应力而最终完全碎裂。研究可为普遍存在初始破损的膨胀土工程研究提供新的思路。

• 单位
  西南大学; 中国人民解放军陆军勤务学院