›› 2011, Vol. 32 ›› Issue (6): 1631-1636.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于变湿应力概念的膨胀土初始开裂分析

吴珺华1, 2,袁俊平1, 2,卢廷浩1, 2   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京210098;2. 河海大学 岩土工程科学研究所,南京210098
  • 收稿日期:2010-03-03 出版日期:2011-06-10 发布日期:2011-06-21
  • 作者简介:吴珺华,男,1985年生,博士研究生,主要从事膨胀土性质及边坡稳定研究
  • 基金资助:

    “十一五”国家科技支撑计划课题资助(No. 2006BAB04A10);国家自然科学基金青年基金项目资助(No. 51008117)

Analysis of initial cracking behavior of expansive soil due to moisture change stress

WU Jun-hua1, 2, YUAN Jun-ping1, 2, LU Ting-hao1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2. Geotechnical Research Institute, Hohai University, Nanjing 210098, China
  • Received:2010-03-03 Online:2011-06-10 Published:2011-06-21

摘要: 含水率变化时膨胀土体积会产生吸水膨胀或失水收缩,这与温度变化时一般材料的反应相似。当土体的胀缩变形受到约束时就会产生应力,据此提出了变湿应力的概念。借用温度应力理论分析思路,基于弹性力学理论,采用变湿应力来计算土体的胀缩变形,建立了用含水率变化计算变湿应力的理论模型。揭示了裂隙产生的机理是不同埋深处土体水分丧失速率的不同,产生了不均匀的收缩变形。提出了膨胀土初始开裂的临界变湿判据,经比较与实测结果较一致。利用该模型,推导了地表蒸发条件下膨胀土的裂隙初始开展深度,并对其与土体变形模量、胀缩特征参数等的关系进行了讨论。

关键词: 膨胀土, 胀缩变形, 变湿应力, 裂隙

Abstract: Water swelling and drying shrinkage due to moisture change is the expansive soil’s characteristic which is similar to the thermal effect of material. Stress is generated by the swell-shrinking deformation constraints and the concept of moisture change stress is put forward. The moisture change stress is adopted to calculate swell-shrinking deformation based on the thermal stress and elasticity theory. A theoretical model which could calculate the moisture change stress resulted from moisture change is established. The mechanism of cracking is the different rates of water loss in different depths which caused the uneven shrinkage deformation. The critical value of moisture change for initial cracking is presented, which is consistent with measured result. The initial depth of expansive soil cracks is put forward by proposed model. The relationship between the depth of initial cracking and soil parameters such as deformation modulus, swell-shrinking characteristics, etc. are discussed in detail.

Key words: expansive soil, swell-shrinking deformation, moisture change stress, crack

中图分类号: 

  • TU443
[1] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[2] 肖瑶, 邓华锋, 李建林, 支永艳, 熊雨. 长期浸泡作用下灌浆加固裂隙岩体劣化效应[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 143-151.
[3] 翟明磊, 郭保华, 王辰霖, 焦峰, . 法向卸荷下贯通裂隙岩样压剪破坏特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 217-223.
[4] 支永艳, 邓华锋, 肖瑶, 段玲玲, 蔡佳, 李建林. 微生物灌浆加固裂隙岩体的渗流特性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 237-244.
[5] 谢辉辉, 许振浩, 刘清秉, 胡桂阳, . 干湿循环路径下弱膨胀土峰值及残余强度演化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 245-252.
[6] 刘祖强, 罗红明, 郑敏, 施云江, . 南水北调渠坡膨胀土胀缩特性及变形模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 409-414.
[7] 吴美苏, 周成, 王林, 谭昌明, . 根系和裂隙对土体水力和力学特性影响数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 519-526.
[8] 陈卫忠, 雷江, 于洪丹, 李翻翻, 马永尚, 闫宪洋, . 黏土岩饱和过程中水分运移规律试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3327-3334.
[9] 李晶晶, 孔令伟, . 膨胀土卸荷蠕变特性及其非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3465-3475.
[10] 陈永青, 文畅平, 方炫强, . 生物酶改良膨胀土的修正殷宗泽模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3515-3523.
[11] 李博, 黄嘉伦, 钟振, 邹良超, . 三维交叉裂隙渗流传质特性数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3670-3768.
[12] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 南阳原状膨胀土不排水剪切性状时效性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2947-2955.
[13] 王鹏飞, 谭文辉, 马学文, 李子建, 刘景军, 武洋帆, . 不同粗糙度和隙宽贯通充填裂隙 渗流特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 3062-3070.
[14] 张天军, 庞明坤, 蒋兴科, 彭文清, 纪翔, . 负压对抽采钻孔孔周煤体瓦斯渗流特性的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2517-2524.
[15] 王辰霖, 张小东, 杜志刚, . 循环加卸载作用下预制裂隙煤样渗透性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2140-2153.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 马 青,赵均海,魏雪英. 基于统一强度理论的巷道围岩抗力系数研究[J]. , 2009, 30(11): 3393 -3398 .
[2] 崔 凯,谌文武,张景科,韩文峰,梁收运. 多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系[J]. , 2009, 30(9): 2741 -2746 .
[3] 李加贵,陈正汉,黄雪峰,李 佳. 原状非饱和Q3黄土的土压力原位测试和强度特性研究[J]. , 2010, 31(2): 433 -440 .
[4] 荚颖,唐小微,栾茂田. 砂土液化变形的有限元-无网格耦合方法[J]. , 2010, 31(8): 2643 -2647 .
[5] 胡明鉴,汪 稔,陈中学,王志兵. 泥石流启动过程PFC数值模拟[J]. , 2010, 31(S1): 394 -397 .
[6] 薛云亮,李庶林,林 峰,徐宏斌. 考虑损伤阀值影响的钢纤维混凝土损伤本构模型研究[J]. , 2009, 30(7): 1987 -1992 .
[7] 任 重,盛 谦. 我国岩石力学学科结构及其演变初探[J]. , 2009, 30(S1): 293 -298 .
[8] 张军辉. 不同软基处理方式下高速公路加宽工程变形特性分析[J]. , 2011, 32(4): 1216 -1222 .
[9] 王亮清,P.H.S.W. Kulatilake,唐辉明,梁 烨,吴 琼. 双临空面岩质边坡滑动与倾倒破坏的运动学分析[J]. , 2011, 32(S1): 72 -77 .
[10] 李 旭,张利民,敖国栋. 失水过程孔隙结构、孔隙比、含水率变化规律[J]. , 2011, 32(S1): 100 -105 .