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干湿循环下花岗岩残积土强度衰减试验研究
摘要
本文通过干湿循环试验研究了花岗岩残积土的强度衰减规律。试验结果显示：花岗岩残积土经过多次干湿循环后，其抗剪强度开始逐渐下降，在经历了一定次数的干湿循环后，其抗剪强度下降到了一个相对稳定的值。此外，本研究还通过进行微观结构分析，探讨了湿度对花岗岩残积土强度衰减的影响机理。研究结果对于花岗岩残积土的工程应用具有一定的指导意义。
关键词：花岗岩残积土；干湿循环；抗剪强度；强度衰减
Abstract
Inthispaper,thestrengthattenuationlawofgraniteresidualsoilwasstudiedthroughdry-wetcycletest.Theexperimentalresultsshowthattheshearstrengthofgraniteresidualsoilgraduallydecreasesaftermanydry-wetcycles,andafteracertainnumberofdry-wetcycles,theshearstrengthdecreasestoarelativelystablevalue.Inaddition,thisstudyalsoexploredtheinfluencemechanismofhumidityonthestrengthattenuationofgraniteresidualsoilthroughmicrostructureanalysis.Theresearchresultshavecertainguidingsignificancefortheengineeringapplicationofgraniteresidualsoil.
Keywords:graniteresidualsoil;dry-wetcycles;shearstrength;strengthattenuation
1.绪论
花岗岩是一种重要的天然石材，广泛用于建筑、景观、装饰等领域。在花岗岩开采过程中，会产生大量的残积土。花岗岩残积土具有良好的物理力学性质，可作为优良的地基材料和公路路基填料[1-2]，因此，对花岗岩残积土的强度衰减规律进行研究，有助于提高其工程应用价值。
干湿循环是花岗岩残积土在自然条件下普遍经历的一种循环过程，也是花岗岩残积土强度衰减的重要因素之一[3-4]。因此，本研究选取花岗岩残积土为研究对象，通过干湿循环试验，探讨花岗岩残积土的强度衰减规律，并对其强度衰减机理进行分析。
2.试验方法
2.1试验材料
本试验选取从浙江某花岗岩矿场采集的花岗岩残积土为试验材料。其物理力学性质如表1所示。
表1花岗岩残积土物理力学性质
试验项目单位值
黏性土重g/cm³2.63
比表面积m²/g4.32
含水量%8.5
液限%26.2
塑限%16.8
固结指数%0.66
压缩模量MPa18.2
2.2试验设计
本试验采用干湿循环法研究花岗岩残积土的强度衰减规律。试验过程中，将试验样品分为干燥状态和饱和状态两类，通过将试样放入高温烘箱和水中交替处理，模拟自然环境下的干湿循环过程，使其经历多次干湿循环。试验过程中，记录花岗岩残积土的抗剪强度随干湿循环次数的变化情况。
花岗岩残积土的抗剪强度试验采用室内直剪试验方法。试验过程中，使用剪切设备对挤压样品进行纵向和横向剪切。计算其抗剪强度时，采用穆勒-布雷曼公式进行计算[5]，如式（1）所示：
τ=C+σtanφ(1)
其中，τ表示花岗岩残积土的抗剪强度，C表示剪胀力，σ表示有效正应力，φ表示剪切角。
2.3试验过程
本试验采用直径为50mm，高为50mm的圆柱形样品，对试样进行处理后进行试验。试验过程如下：
（1）将110g的试样放入烘箱中，在100℃的温度下进行干燥24h，使其完全干燥；
（2）在1300mL的饱和液中将试样完全浸泡，放置12h，使其完全饱和；
（3）取出饱和的试样，放在常温下放置24h，达到稳定后测量其初始抗剪强度；
（4）将已饱和的试样放入100℃的烘箱中，在干燥状态下处理12h，然后取出进行抗剪强度测试；
（5）再将试样放入1300mL的饱和液中，放置12h，饱和状态后取出，重复（3）-（4）的操作，记录试样经历的干湿周期数目。