岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (1): 39-48.doi: 10.16285/j.rsm.2025.1000CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.1000
马田田1, 2,刘亭利3,郝丰富4,杨聪发3,万勇1, 2
MA Tian-tian1, 2, LIU Ting-li3, HAO Feng-fu4, YANG Cong-fa3, WAN Yong1, 2
摘要: 膨润土的主要黏土矿物为蒙脱石,其片层因同晶替代带有固定负电荷,形成的层电荷是控制其收缩行为的关键因素。通过试验与理论结合,探讨了层电荷对膨润土收缩特性的影响机制。试验中,以钠基膨润土为原料,利用锂离子固定法制备了一系列层电荷逐渐降低的减电荷膨润土。采用数字图像法获得收缩特征曲线,并结合露点水势仪和核磁共振仪,获取土-水特征曲线及水分分布。结果表明,随着层电荷降低,膨润土由高收缩性逐渐转为低收缩性,收缩曲线出现结构收缩阶段,并可根据拐点划分为毛细作用阶段与吸附作用阶段,该拐点与水分分布特征高度一致。层电荷降低同时削弱了持水能力,但经阳离子交换量归一化后,土-水特征曲线在高吸力区段趋于重合,表明吸附阶段主要受层间可交换阳离子水化作用控制。采用粒间应力表征的脱湿诱导压缩曲线显示,收缩变形主要发生在毛细阶段,为弹塑性变形,而在吸附阶段则转为弹性变形。综合分析可知,收缩特征曲线、水分分布、土-水特征曲线和脱湿诱导压缩曲线在毛细与吸附阶段的分界点高度一致。
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