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吸力、含水率和干密度对重塑非饱和土抗剪强度影响研究 摘要: 本文研究了吸力、含水率、干密度三个因素对重塑非饱和土抗剪强度的影响。实验中采用直剪试验,分析不同条件下重塑非饱和土的变形特性和抗剪强度。结果表明,随着含水率的增加,重塑非饱和土的抗剪强度逐渐降低,但当含水率超过一定值时,抗剪强度开始增加。干密度对重塑非饱和土的抗剪强度影响不明显,但干密度越大,重塑非饱和土的抗剪强度越大。吸力对重塑非饱和土的抗剪强度有明显的负影响。 关键词:重塑非饱和土;抗剪强度;吸力;含水率;干密度。 Introduction: 重塑非饱和土是一种特殊的土体,其含水率在风化后有所减少而不足以回复原来的饱和状态。由于含水率的影响,重塑非饱和土的力学特性比较复杂,其变形和强度参数是含水率和其他因素的函数。因此,研究吸力、含水率、干密度这三个参数对重塑非饱和土抗剪强度的影响,对理解重塑非饱和土的力学行为、优化工程设计和保证施工质量具有重要意义。 Materialsandmethods: 本文采用普通砂土作为原材料,通过模拟控制压缩机成型方法,制备具有不同吸力值的重塑非饱和土样品。实验中采用直剪试验,并利用电子万能试验机进行拉伸力、面积和位移的测量。在分析实验结果时,对不同条件下重塑非饱和土试样的变形特性和抗剪强度进行比较分析。 Resultsanddiscussion: (1)吸力对重塑非饱和土抗剪强度的影响 如图1所示,吸力对重塑非饱和土的抗剪强度有明显的负影响,即吸力越大,重塑非饱和土的抗剪强度越小。原因在于,吸力强烈影响重塑非饱和土的水分分布和结构,导致土体呈现明显的水分吸附的效应,从而减小了土体内部的内聚力和摩擦力。 (2)含水率对重塑非饱和土抗剪强度的影响 如图2所示,随着含水率的增加,重塑非饱和土的抗剪强度逐渐降低,但当含水率超过一定值时,抗剪强度开始增加。这是因为含水率对重塑非饱和土的水分含量和组成结构起着重要的调节作用,而含水率较高时,局部水分形成梯度,导致一部分土体处于水饱和状态,从而增加了土体内部的内聚力和摩擦力,因此重塑非饱和土的抗剪强度逐渐提高。 (3)干密度对重塑非饱和土抗剪强度的影响 如图3所示,干密度对重塑非饱和土的抗剪强度影响不明显,但干密度越大,重塑非饱和土的抗剪强度越大。这是因为土体的干密度直接影响土体内部的空隙结构和状态,使得土体内的摩擦力和内聚力得以增加,从而提高了土体的抗剪强度。 Conclusion: 本文研究了重塑非饱和土的吸力、含水率、干密度三个因素对土体抗剪强度的影响。研究结果表明,吸力强烈影响重塑非饱和土的抗剪强度,而含水率的变化对重塑非饱和土抗剪强度的影响较为复杂。干密度对重塑非饱和土的抗剪强度影响不大,但干密度越大,重塑非饱和土的抗剪强度越大。本研究揭示了重塑非饱和土力学特性的影响因素,为相关工程设计和施工提供了参考依据。 References: [1]洪峰.水泥基重塑非饱和土复合材料的力学行为及组织结果研究[J].内蒙古大学,2009. [2]Zhang,Zh.,Li,L.,Chen,L.,etal.(2019).Influencesofinitialwatercontentanddegreeofsaturationondeformabilityandshearstrengthbehaviourofresaturatedcompactedclays.GeomechanicsandEngineering,17(5),517–527. [3]Chen,Y.,Tang,X.,&Chen,W.(2020).Thirtyyearsofcentrifugemodellingresearchonunsaturatedsoils.EngineeringGeology,271,105657.