典型红粘土与膨胀土的对比试验研究VIP专享VIP免费

典型红粘土与膨胀土的对比试验研究摘要通过室内试验对广西贵港红粘土、湖北荆门弱膨胀土与中膨胀土的物理力学性质指标、原状样脱湿过程中的强度变化、击实样泡水前后强度变化以及脱湿吸湿性能等方面进行了对比试验研究。结果表明：3种土原状样脱湿过程中的强度指标在土体裂隙性与基质吸力双重因素的作用下表现出完全不同的变化规律；由于红粘土与膨胀土膨胀性能上的差异，不同含水量的击实样泡水后的干密度峰值与加州承载比(CBR)峰值所对应的原击实样含水量比最优含水量有不同程度的增大；土体因矿物成分的差异而表现出明显不同的脱湿、吸湿速率。广西贵港红粘土与荆门膨胀土虽然在一些物理力学指标上具有相似之处，但其力学特性与水敏性特征具有明显的差异，在实际工程中应给予充分重视。关键词土力学，红粘土，膨胀土，强度，裂隙性，胀缩性11引言红粘土在物理力学性质指标、矿物成分与工程力学特性等多方面与膨胀土有相似之处，对于这两类特殊土关系问题的研究，至今尚未形成统一的观点。目前，红粘土在一些地区被完全按照膨胀土处理，而在另一些地区则被单独研究[1]。我国南方广泛分布的红粘土风化壳主要是由于第四纪季风环流形成以来，在热带-亚热带高温湿条件下经历了复杂的红土化过程而形成的，具有独特的游离氧化铁的胶结结构；而膨胀土则是一类具有明显吸水膨胀失水收缩的特殊土。以往对于红粘土与膨胀土的比较研究主要集中在历史成因、矿物组成与胀缩性能等方面。从矿物学角度讲，膨胀土一般含有较多的诸如蒙脱石的亲水矿物，而红粘土矿物成分以伊利石与高岭石为主，含少量或不含蒙脱石。红粘土与膨胀土均具有较高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比与液塑限，而红粘土的这些指标较膨胀土更高，远远超出一般粘性土，但同时红粘土却具有明显优于膨胀土的力学特性。在实际工程中，由于外界自然条件变化而引发的有关红粘土与膨胀土类似于边坡失稳地基不均匀变形、道路开﹑2裂的工程病害时有发生[2]。但目前对于这两类特殊土因含水量变化所引起的胀缩性与裂隙性的耦合作用以及这一耦合作用对土体工程力学特性影响的研究却并不多见。笔者认为，深入开展红粘土与膨胀土裂隙性、胀缩性以及超固结性等水稳性特征的对比研究是非常必要的。总体来说：膨胀土具有较为明显的裂隙性，而红粘土的裂隙性由于成因的不同而具有明显的地域差异，即一些地区的红粘土裂隙极为发育，而另一些地区的红粘土裂隙并不发育。膨胀土普遍地具有明显的胀缩性，而我国红粘土的胀缩性地域差异性很大，且主要表现为以缩为主的胀缩特性；另外，一些地区的膨胀土由于较大的先期固结压力而具有超固结性，而红粘土的超固结性则主要是由其独特的游离氧化铁的胶结结构所引起的[3]。本文针对研究中的不足与实际工程的需要，通过贵港红粘土、荆门弱膨胀土与中膨胀土的室内试验研究，对红粘土与膨胀土的物理性质指标、力学性质指标、原状样与击实样强度的水敏性特征以及矿物成分影响下的土体脱湿、吸湿速率的异同点进行了初步的探讨，为进一步掌握红粘土与膨胀土的相互关系以及这2种特殊土各自的工程力学特性提供了帮助。2基本物理力学性质3本试验的红粘土样取自广西贵港三零七单位西侧场地的网纹红土层。贵港属炎热潮湿的亚热带气候，碳酸盐岩经风化残坡积与红土化作用而形成的红粘土风化壳发育良好，具有明显的垂直分带性[4]。所取土样呈红褐色，含有大量黄色斑块，土质细腻光滑，无砂感，无残余岩块，天然网状裂隙非常发育。弱膨胀土与中膨胀土取自湖北省襄荆高速公路沿线荆门段。其中，弱膨胀土为灰褐色，硬塑状态，裂隙较为发育，含较多铁锰结核，局部见灰白色填充物；中膨胀土呈褐黄色，硬塑状态，含铁锰结核，局部见灰色填充物。3种土的基本物理性质指标、力学性质指标、颗粒与矿物组成分别见表1～3。本文所选红粘土与膨胀土的土样是具有代表性的。从胀缩性指标来看，贵港红粘土的自由膨胀率为49%，收缩系数为0.22，体缩率为6.3%，与荆门弱膨胀土指标相接近。但显然红粘土与膨胀土在另一些指标上具有明显的差异性。例如：荆门膨胀土具有比较高的天然含水量、孔隙比、液限、塑限与塑性指数，但贵港红粘土的这些...