宁明非饱和膨胀土的变形特性研究.doc

宁明非饱和膨胀土的变形特性研究膨胀土是一种具有显著胀缩性、裂隙性和超固结性的特殊非饱和粘土,遇水膨胀、失水收缩是其典型特性。多年来不少研究者致力于其变形特性研究,但已有的非饱和膨胀土本构模型大多因参数多、试验复杂取值难,不能为实际工程所应用。为方便开展南友路膨胀土堑坡滑坍演化规律的分析,本文较系统地进行了宁明非饱和膨胀土变形特性试验研究,并分别从应力-应变-含水率(饱和度)及应力-应变-吸力入手,探讨并建立实用型本构模型。首先,通过分析有荷膨胀量及无荷收缩试验结果,获得初始含水率及上覆压力、初始含水率及初始干密度对宁明非饱和膨胀土的胀缩特性影响规律,建立相应的膨胀过程中有荷膨胀量及收缩过程中线缩率与过程含水率之间的表达式。利用先进的GDS系统开展K0固结试验,获得宁明灰白、灰黑两种膨胀土的静止侧压力系数,弥补了工程中K0系数大多依经验取定值的缺陷。同时分析K0系数随含水率及围压的变化规律,建立起函数关系式,为变形参数泊松比μ的确定提供基础。同样由GDS三轴试验,得到灰白、灰黑两种宁明膨胀土的弹性模量E值,按已有的泊松比μ与K0间的确定关系间接求得其泊松比μ值,较好解决了已有非饱和膨胀土本构模型存在的参数多、试验复杂取值难的问题。分析E、μ两变形参数随含水率及围压的变化,得到E随含水率的增大而减小,随围压的增大而增大,μ随含水率及围压的增大而增大的规律,进而建立E、μ与含水率、围压之间的函数关系式。最后,基于饱和土理想弹塑性本构模型,并结合变形参数试验研究结果,将模型中的变形及强度参数均表达成含水率和围压的函数,从应力-应变-含水率(饱和度)的途径出发,建立了非饱和膨胀土工程实用型本构模型。同时,运用K0固结这一特殊变形状态的研究成果,尝试从应力-应变-吸力的途径出发,建立了宁明膨胀土单向加载条件下的一维本构模型。