›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (2): 322-328.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

膨胀土干湿循环过程孔径分布试验研究及其应用

曾召田1, 2,吕海波1, 2,赵艳林1, 2,王志兵2   

  1. 1.广西大学 土木建筑工程学院防灾减灾研究所,南宁 530004;2.桂林理工大学 广西岩土力学与工程重点实验室,广西 桂林 541004
  • 收稿日期:2011-12-05 出版日期:2013-02-11 发布日期:2013-03-01
  • 通讯作者: 吕海波,男,1973年生,博士,教授,博士生导师,主要从事特殊土的工程特性、非饱和土力学等方面的研究工作。E-mail:lhb@glite.edu.c E-mail:zengzhaotian@163.com
  • 作者简介:曾召田,男,1981年生,博士研究生,工程师,主要从事特殊土的工程特性与微观机制的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51169005);广西自然科学基金(No. 2010GXNSFD013012);973前期研究专项(No. 2010CB434810)

Study of pore size distribution of expansive soil during wetting-drying cycle and its application

ZENG Zhao-tian1, 2, LÜ Hai-bo1, 2, ZHAO Yan-lin1, 2, WANG Zhi-bing2   

  1. 1. Research Institute of Preventing and Mitigating Disasters, College of Civil Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China; 2. Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China
  • Received:2011-12-05 Online:2013-02-11 Published:2013-03-01

摘要: 采用压汞法对膨胀土干湿循环过程孔隙大小分布的演化规律进行了试验研究,结果表明,随着循环次数的增加,膨胀土的总孔隙体积、孔隙率和平均孔径等微结构参数均递增;分析了试验结果产生偏差的原因,其一是干湿循环过程中膨胀土试样的体积收缩,其二是孔隙形状和测试压力有限的影响,在此基础上对试验数据进行了合理修正。结合毛细管模型,利用修正的孔径分布曲线推算了膨胀土干湿循环过程中的土-水特征曲线,并分析了干湿循环过程中基质吸力的变化规律:以含水率28%为分界点,含水率大于该值时基质吸力随循环次数N的增加而线性递增,含水率小于该值时基质吸力随循环次数N的增加而线性递减;在此基础上,建立了基质吸力与循环次数之间的关系,为解释膨胀土力学特性的干湿循环效应开辟了一条新途径。

关键词: 膨胀土, 干湿循环, 孔径分布, 压汞试验, 土-水特征曲线

Abstract: Mercury intrusion porosimetry (MIP) test is used to study the change of pore size distribution of expansive soil during wetting-drying cycle. It is found that the microstructural parameters of expansive soil are increasing with the increasing number of cycles, such as the total volume of the pores, the porosity and the average pore diameter. After theoretical analysis and contrast experiments, the cause of test result deviation mainly stemms from two respects: one is the volume shrinkage of expansive soil samples during the wetting-drying cycle; the second is the influence of pore shapes and limited test pressures. And a reasonable amendment is given to the test data. Furthermore, the soil-water characteristic curves (SWCC) of expansive soil during wetting-drying cycle are calculated through the modified pore size distribution curves which are obtained from MIP test. Finally, the change rule of matrix suction of expansive soil during wetting-drying cycle is studied to deduce the relationship between the matrix suction and number of cycles. The results show that the moisture content 28% is the critical point; when the moisture content is larger than the critical value, the matrix suction increases linearly with the increase of cycle number; when the moisture content is smaller than the critical value, those are on the contrary. The paper gives a new approach to explain the wetting-drying effect of expansive soil mechanical behaviors.

Key words: expansive soil, wetting-drying cycle, pore size distribution, mercury intrusion porosimetry test, soil-water characteristic curve

中图分类号: 

  • TU 443
[1] 程昊, 唐辉明, 吴琼, 雷国平. 一种考虑水力滞回效应的非饱和土弹塑性扩展 剑桥本构模型显式算法有限元实现[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 676-686.
[2] 陈仁朋, 王朋飞, 刘鹏, 程威, 康馨, 杨微, . 路基煤矸石填料土-水特征曲线试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 372-378.
[3] 雷华阳, 胡垚, 雷尚华, 祁子洋, 许英刚, . 增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 32-40.
[4] 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.
[5] 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.
[6] 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.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[10] 郑国锋, 郭晓霞, 邵龙潭, . 基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1441-1448.
[11] 李新明, 孔令伟, 郭爱国, . 考虑卸荷速率的K0固结膨胀土应力-应变行为[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1299-1306.
[12] 任克彬, 王 博, 李新明, 尹 松, . 毛细水干湿循环作用下土遗址的强度特性 与孔隙分布特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 962-970.
[13] 江强强, 刘路路, 焦玉勇, 王 浩, . 干湿循环下滑带土强度特性与微观结构试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1005-1012.
[14] 谢凯楠, 姜德义, 孙中光, 宋中强, 王静怡, 杨 涛, 蒋 翔, . 基于低场核磁共振的干湿循环对泥质砂岩 微观结构劣化特性的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 653-659.
[15] 蔡正银, 朱 洵, 黄英豪, 张 晨. 冻融过程对膨胀土裂隙演化特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4555-4563.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[2] 梁桂兰,徐卫亚,谈小龙. 基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J]. , 2010, 31(2): 535 -540 .
[3] 李荣涛. 一种高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构模型[J]. , 2010, 31(5): 1585 -1591 .
[4] 马文涛. 基于灰色最小二乘支持向量机的边坡位移预测[J]. , 2010, 31(5): 1670 -1674 .
[5] 于琳琳,徐学燕,邱明国,闫自利,李鹏飞. 冻融作用对饱和粉质黏土抗剪性能的影响[J]. , 2010, 31(8): 2448 -2452 .
[6] 王 伟,刘必灯,周正华,王玉石,赵纪生. 刚度和阻尼频率相关的等效线性化方法[J]. , 2010, 31(12): 3928 -3933 .
[7] 王海波,徐 明,宋二祥. 基于硬化土模型的小应变本构模型研究[J]. , 2011, 32(1): 39 -43 .
[8] 曹光栩,宋二祥,徐 明. 山区机场高填方地基工后沉降变形简化算法[J]. , 2011, 32(S1): 1 -5 .
[9] 刘华丽 ,朱大勇 ,钱七虎 ,李宏伟. 边坡三维端部效应分析[J]. , 2011, 32(6): 1905 -1909 .
[10] 刘年平 ,王宏图 ,袁志刚 ,刘竟成. 砂土液化预测的Fisher判别模型及应用[J]. , 2012, 33(2): 554 -557 .