岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S2): 1-10.doi: 10.16285/j.rsm.2021.1141

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

孔隙溶液对循环荷载作用下膨胀土 累积变形及阻尼比影响研究

庄心善，周荣，周睦凯，陶高梁，金合意   

  1. 湖北工业大学 土木建筑与环境学院，湖北 武汉 430068
  • 收稿日期:2021-07-25 修回日期:2022-02-17 出版日期:2022-10-10 发布日期:2022-10-03
  • 作者简介:庄心善，男，1964年生，博士，教授，博士生导师，主要从事环境岩土工程与边坡工程方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.51708190）

Influence of pore solution on cumulative deformation and damping ratio of expansive soil under cyclic loading

ZHUANG Xin-shan, ZHOU Rong, ZHOU Mu-kai, TAO Gao-liang, JIN He-yi   

  1. College of Civil Engineering and Architecture, Hubei University of Technology, Wuhan, Hubei 430068, China
  • Received:2021-07-25 Revised:2022-02-17 Online:2022-10-10 Published:2022-10-03
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51708190).

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摘要： 膨胀土是一种特殊土体，其不可避免地涉及公路、铁路等基础建设，而孔隙溶液环境变化对膨胀土影响较大。采用GDS真/动三轴仪对NaCl溶液下的膨胀土进行循环荷载试验，研究了孔隙溶液浓度变化下膨胀土动力特性，重点分析了不同浓度、动应力幅值对NaCl溶液下膨胀土累积变形与阻尼比的影响。结果表明，随NaCl溶液浓度增大，膨胀土累积变形量减小；而随幅值增加，累积变形量逐渐增大。根据不同浓度、幅值下膨胀土振次−累积变形曲线，利用单指数函数对其进行拟合和判别。不同NaCl溶液浓度下，膨胀土的阻尼比曲线随幅值增加逐渐分离；其阻尼比随浓度增加逐渐减小，随幅值增加逐渐增大。建立了浓度与平均阻尼比关系模型，为实际工程提供参考依据。

关键词: 膨胀土, NaCl溶液, 循环荷载, 双电层, 累积变形, 阻尼比

Abstract: Expansive soil is a special kind of soil, which inevitably involves infrastructure construction such as roads and railways. However, the change of pore solution environment has a comparatively great impact on expansive soil. In this study, a cyclic load test on expansive soil in NaCl solution was carried out by using GDS true/dynamic triaxial instrument. The dynamic characteristics of expansive soil under the change of pore solution concentration were studied, and the cumulative deformation and damping ratio of expansive soil in NaCl solution with different concentrations under different dynamic stress amplitudes were analyzed. The results show that as the concentration of NaCl solution increases, the cumulative deformation of expansive soil decreases; and as the amplitude increases, the cumulative deformation gradually increases. According to the vibration frequency-accumulative deformation curve of expansive soil under different concentrations and amplitudes, a single exponential function is used to fit and judge it. The damping ratio curve of expansive soil under different NaCl solution concentrations gradually separates with the increase of the amplitude; the damping ratio gradually decreases with the increase of the concentration, and gradually increases with the increase of the amplitude. A model of the relationship between concentration and average damping ratio is established to provide reference for actual engineering.

Key words: expansive soil, NaCl solutions, cyclic loading, electrical double layer, cumulative deformation, damping ratio

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