广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能
不同pH值对桂林改良红粘土塑性和胀缩性的影响
Ｑ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ ５ ３ ５ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
［ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｄ ｃ ｌ ａ ｙ ｉ ｎ Ｇ ｕ ｉ ｌ ｉ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ
Ｔｈ ｅ Ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ Ｐｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｎｄ Ｅｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｒｅ ｄ Ｃｌ ａ ｙ ｉ ｎ Ｇｕ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐＨ Ｖａ ｌ ｕ ｅ ｓ
ＬＩ Ｕ Ｚ ｈ ｉ ｋ ｕ ｉ ，Ｗ Ａ ＮＧ Ｊ ｉ ａ ｎ ，ＱＩ Ｕ Ｘｉ ａ ｏ ｊ ｕ ａ ｎ ， ＸＩ ＡＯ Ｘｉ ａ ｎ ｇ ’
（ １ ．Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａ ｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ，Ｇ ｕ ｉ ｌ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，Ｇ ｕ ｉ ｌ ｉ ｎ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ
泥 掺 量 影 响 最 大 且 呈 正 相关 关 系 ，掺 灰 红 粘 土 液 、塑 限 与 粉 煤 灰 掺 量 、ｐ Ｈ 值 呈 负 相 关 关 系 ，塑 性 指 数 与 龄 期 总
体 呈 负 相 关 ， 自由 膨 胀 率 与 溶 液 ｐ Ｈ 值 大体 呈 正 相 关 关 系 ，与 水 泥 掺 量 呈 负 相关 关 系 ，掺 灰 红 粘 土 自由 膨胀 率 总 体 上 随浸 泡 时 间 呈 递 增 趋 势 。主 要 原 因是 不 同酸 碱 环 境 下 掺 人 物 与 红 粘 土 物 理 化 学 反 应 使 颗 粒 之 间 连 接 、排 列
广西桂林红粘土压缩特性的试验研究
收稿日期:２０１８－０３－２６作者简介:周珊珊(１９８４－),女(汉族),山东淄博人,中冶北方(大连)工程技术有限公司土木设计院结构工程师.广西桂林红粘土压缩特性的试验研究周珊珊(中冶北方工程技术有限公司,辽宁大连１１６６００)㊀㊀摘要:针对广西桂林地区的红粘土,采用压力板仪和高压固结仪进行不同基质吸力下的固结压缩以及回弹试验.从试验结果可知,随着基质吸力的增大,该红粘土的压缩指数/回弹指数几乎保持为常数,但前期固结压力随着基质吸力的增大呈现出增大的趋势,并且当采用有效应力来表示时,这种趋势更明显.关键词:红粘土;非饱和;压缩指数;基质吸力;前期固结压力中图分类号:T U ４１㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:１６７１－８５５０(２０１８)０３－００６４－０３０㊀引言红粘土中有较多的游离氧化铁,颜色呈红色,在我国的南方分布广泛,是一种高液限的特殊土.在广大的干旱和半干旱地区,红粘土大部分是处于非饱和状态的,因此有必要研究红粘土的非饱和效应.在非饱和土本构模型中,压缩指数/回弹指数是很重要的参数.大量的试验结果表明[１~２],试样的压缩指数和回弹指数与基质吸力有关.吸力对非饱和土具有硬化作用,一般认为非饱和土的刚度随着吸力的增加而增大,在同样应力下压缩性变小.目前,大部分的理论和试验研究都是针对压缩指数进行的,而认为回弹指数与吸力无关.前人的研究成果表明,随着基质吸力的增大,试样的屈服应力也随之增大.由于非饱和土的试验难度很大,精度也不高,并且试验持续时间很长,关于非饱和土体积变形方面的试验资料并不多见.基于以上分析,采用压力板仪和高压固结仪对广西桂林地区的红粘土进行不同吸力下的固结压缩以及回弹试验,讨论该高液限红粘土在非饱和状态时的各项参数与吸力之间的关系.这里的吸力认为是毛细作用引起的基质吸力(即孔隙气压与孔隙水压力的差值),忽略渗透吸力的影响.１㊀试验方案广西桂林地区红粘土的基本物性参数为:比重为２ ７３,液限为６４％,塑限为４６,塑性指数为１８.图１㊁２分别为该红粘土的击实曲线和颗粒分布曲线.图１㊀击实曲线图２㊀颗粒大小分布曲线１ １㊀试验准备将天然风干的红粘土进行过筛处理(０ ５m m ),然后按设定的含水量,加入适量的蒸馏水;进行充分搅拌之后,放入保湿缸内静置４８h 以上,保证其含水量迁移分布均匀,然后将试验按照设定的干密度进行制样.试验土样均采用重塑土样,初始含水量为２５％,控制干密度为１ ４７g/c m ３.采用静压法制备４６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀矿㊀业㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀M i n i n g E n g i n e e r i n g㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１６卷㊀第３期㊀㊀㊀㊀㊀２０１８年６月环刀土样,环刀内壁涂有凡士林以减少土样和环刀之间的摩擦力,其横截面积为３０c m２,高度２c m.之后采用抽真空方法使土样饱和,并浸泡２４小时直至完全饱和.１ ２㊀试验步骤称量饱和土样的质量,然后放入压力板仪中,施加设定的吸力,进行脱湿试验.设定的吸力等级分别为:０㊁５１ ５㊁１００㊁２１０㊁５０６㊁７７８㊁８５０㊁１０４０㊁１２００k P a.当土样在每级吸力达到平衡之后,称其质量,得出对应该级吸力下的含水量.然后将其放入高压固结仪内,进行该吸力等级下的固结压缩试验.每级吸力下的平衡时间约为７~１０天,得出的土水特征曲线如图３.在高压固结试验中,用湿毛巾围住加压盖板四周以避免水分蒸发.土样进行标准固结试验,加载分为２０级,分别为１２ ５㊁２５㊁５０㊁１００㊁２００㊁３００㊁２００㊁１００㊁５０㊁２５㊁１２ ５㊁２５㊁５０㊁１００㊁２００㊁３００㊁４００㊁８００㊁１６００㊁３２００k P a.在每级荷载下稳定图３㊀红粘土的土水特征曲线㊀㊀图３为该红粘土的土水特征曲线图,可以看出,当吸力大于１０００k P a时,土体的饱和度仍为７５％以上.由此可得出,该红粘土具有较强的持水能力.这可由它的双峰结构中可以进一步解释.土体中的水分包括吸附水和重力水.红粘土中粘粒含量较多,孔隙较小.粘土颗粒表面带有多余的负电荷,粘土颗粒与水分子间存在复杂的物理化学作用,因此土样中大部分孔隙水都是以吸附水的形式存在.因此,施加的吸力必须大于这部分物理化学作用,才能将这部分水挤出来.而当土体达到残余饱和度时,此时水分以水膜的形式吸附在土颗粒周围.因为粘土颗粒较小,具有较大比表面积,能够吸附大量的水分,因此对应的残余饱和度相对较高.㊀㊀图４为不同基质吸力下的固结曲线,由图可知,不同吸力下的压缩和回弹曲线几乎是平行的.其中,初始孔隙比不同可能是由于制样过程中的误差引起的,误差较小,可忽略其影响.图４㊀红粘土在不同基质吸力下的固结曲线２㊀试验结果分析２ １㊀压缩指数与基质吸力的关系根据上面得到的试验数据采用曲线拟合得到了压缩指数/回弹指数与吸力的关系,如图５㊁６.从图上可以看出,随着基质吸力的增大,这两个指数大致保持为常数,因此可认为该红粘土的压缩指数和回弹指数与吸力无关.图５㊀压缩指数与吸力的关系图６㊀回弹指数与吸力的关系㊀㊀根据一维固结得出的压缩指数和回弹指数可以换算成等向压缩的压缩曲线的斜率和回弹曲线的斜率,二者之间存在如下关系,由此可得出该红粘土５６２０１８年第３期周珊珊㊀广西桂林红粘土压缩特性的试验研究的本构参数与基质吸力无关,保持为常数,与A l o n s o e t a l [１]提出的公式不符.同时可得出,回弹指数也与基质吸力无关,随着基质吸力的增大,保持为常数,这个是与前人的研究成果是一致的.上述结论只针对该红粘土适用,对于不同的土类,正常压缩曲线的斜率随吸力的变化趋势并没有一个统一的规律[３].２ ２㊀前期固结压力与基质吸力的关系J o m m i指出基质吸力在宏观上对土体的力学行为有两种不同的作用:１)改变了作用在土体骨架上的平均应力;２)通过弯液面的表面张力对粒间接触的稳定作用.其中第一种作用可以采用有效应力表示,第二种作用在本构模型中通常采用L C曲线来描述等向屈服应力与吸力的关系.在非饱和土的本构模型中,为了引入毛细效应,前期屈服应力是个很重要的参数[３].在描述非饱和土的本构行为时,目前最流行的做法是基于L C曲线提出的模型,用来反映屈服应力随吸力的硬化作用.L C曲线(L o a d i n g－c o l l a p s e)首先是由A l o n s o e t a l [１]提出的,表示非饱和土的屈服应力随吸力增大而增大的现象.在B B M模型中采用L C曲线作为屈服面,可用来描述湿陷现象.另外,在目前流行的本构模型中,通常采用两种不同的应力变量,一个是有效应力变量,,一个是双应力变量理论,和.其中为总应力,为基质吸力,和分别为孔隙气压力和孔隙水压力,为单位张量.根据图４中不同基质吸力下红粘土的固结压缩试验,可得出对应不同基质吸力下土体的前期固结压力,如图７.从图上可以看出,随着基质吸力的增大,土样的前期固结压力相应增大.其中 表示采用净应力表示的前期固结压力,而采用有效应力表示时,如图中的ʻ所示,其随基质吸力的增大关系更为显著.而该结论与大部分的研究成果是一致的.图７㊀前期固结压力与基质吸力的关系３㊀结语该红粘土的压缩指数/回弹指数均与吸力无关,随着吸力的变化,大致保持为常数.而上述结论仅针对该红粘土适用,对于不同的土类,压缩指数随吸力的变化趋势并没有一个统一的规律.随着吸力的增大,前期固结压力呈现增大的趋势,并且采用有效应力表示时,这种趋势更明显,而这与大部分非饱和土体的行为是一致的.参考文献:[１]W h e e l e r S J,S i v a k u m a r V．A n e l a s t o－p l a s t i cc r i t i c a ls t a t ef r a m e w o r k f o r u n s a t u r a t e d s o i l[J]．G e o t e c h n i q u e,１９９５(１):３５－５３．[２]M a c h a d o SL．S t u d y o f t h e L C y i e l d s u r f a c e o f a r e s i d u a l s o i l o fg r a n n u l i t o[C]．P r o c e e d i n g o f３r dI n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo nU n s a t u r a t e dS o i l s．N e t h e r l a n d s:A A B a l k e m aP u b l i s h e r sL i s s e,２００２,１３９－１４３．[３]N u t h M．C o n s t i t u t i v e m o d e l l i n g o fu n s a t u r a t e d s o i l s w i t hh y d r o－g e o m e c h a n i c a l c o u p l i n g s[D]．L a u s a n n e:E c o l eP o l y t e c h n i q u eFédér a l e d eL a u s a n n e(E P F L),２００９,E x p e r i m e n t a l S t u d y o nC o m p r e s s i o nC h a r a c t e r i s t i c s o fR e dC l a y i nG u i l i n,G u a n g x iZ H O US h a n s h a n(N o r t h e r nE n g i n e e r i n g a n dT e c h n o l o g y C o r p o r a t i o n,M C C,D a l i a n１１６６００,C h i n a)㊀㊀A b s t r a c t:F o r t h e r e d c l a y i nG u i l i n,G u a n g x i,s o l i d i f i c a t i o n c o m p r e s s i o n a n d r e b o u n d t e s t a r e c a r r i e d o u t u n d e r d i f f e r e n tm a t r i c s u c t i o nb y p r e s s u r e p l a t e a n dh i g h－p r e s s u r ec o n s o l id a t i o na p p a r a t u s．F r o mt he t e s t s i t c a nb es e e nt h a tw i t ht h e i n c r e a s eo fm a t r i cs u c t i o n,t h ec o m p r e s s i o n i nde x/r e b o u n d i n d e x of t h i s r e d c l a y a l m o s t k e e p t h e c o n s t a n t．H o w e v e r,w i t h t h e i n c r e a s e o f m a t r i c s u c t i o n,t h e p r e c o n s o l i d a t i o n p r e s s u r e i n e a r l y s t ag e sh o w s a ri s i n g t r e n d．M o r e o v e r,w h e n u s i n g t h e e f f e c t i v e s t r e s s f o r e x p r e s s i o n,t h i s t r e n d i sm o r e o b v i o u s．K e y w o r d s:r e d c l a y;u n s a t u r a t i o n;c o m p r e s s i o n i n d e x;m a t r i c s u c t i o n;p r e c o n s o l i d a t i o n p r e s s u r e i ne a r l y s t a g e ６６㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀矿㊀业㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１６卷㊀第３期。
红粘土的击实特性与力学强度特性
红粘土的击实特性与力学强度特性吴福泉;孙从青;詹武青【摘要】以击实试验研究了江西省某高速公路施工现场红粘土的击实特性,并采用承载比(CBR)试验和无侧限抗压强度试验研究了其强度特性.试验结果表明,湿法确定的最大干密度偏小、最佳含水率偏大;不同土样的击实特性存在差异;击实功越大,最大干密度越大、最佳含水率越小;含水率、压实度对红粘土强度影响较大,高于最佳含水率3％左右时红粘土强度达到最大值,强度随压实度增大而提高.【期刊名称】《湖南交通科技》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】4页(P25-27,46)【关键词】红粘土;击实试验;承载比试验;含水率;压实度【作者】吴福泉;孙从青;詹武青【作者单位】江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025;江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025;江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025【正文语种】中文【中图分类】U416.03红粘土是由碳酸盐类岩石在温湿条件下经风化和红土化后形成的褐黄、褐红色坡积、残积粘性土。
我国红粘土主要分布在南方碳酸盐岩系地层上，大面积分布区主要集中在云贵高原、广西中、西部和湖南西部等地，在四川东南部及浙江西部、江苏南部、江西北部也有零星分布。
红粘土具有高分散性、高孔隙比、高天然含水率、高液限、强度高、压缩性较低、失水收缩显著、裂隙发育等特征[1]，是一种典型的特殊土。
红粘土含水率较低或较高时，压实困难，难以满足压实度要求，增加压实功则会出现弹簧土现象[2]。
因此，红粘土的压实特性和压实后强度特性是影响其工程性能的关键。
土体压实是使土颗粒逐渐紧密、减少孔隙的过程，保证土体的压实可提高承载能力、降低压缩性和渗透能力。
武明[3]、谈云志[4]分别研究了红粘土强度和变形性质，发现随干密度增大，孔隙越小，红粘土的有效粘聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均呈线性增大，水分因毛细作用而上升的高度也越小、速度越慢。
水泥搅拌法改良桂林红黏土力学性质试验研究
等主要力学性质进行 室内试 验研究 ， 出外 掺剂 对无 侧 限抗压强 度 的影 响以及 无侧 限抗压 强度 、 拉强 度与抗 剪 强度 的关 得 抗
击实红黏土与膨胀土的变形特性对比研究
１ 红黏 土与膨胀土路基破坏 形式对 比
红黏 土膨胀 土 主要 分 布 在 国南 方 ， 由 于南 方 地 区雨量 充沛 ， 温 度偏 高 ， 存 在 明显 的干 湿 循 环 ， 因此 路面结 构 层 通 常会 在 于 湿循 环 后 发 生 破 坏 Ｊ 。 图 １ 、 图 ２为典 型红 黏 土及 膨 胀 土 路段 路 基 病 害 图 ， 图 片分别 摄 于 广 西 南 友 高 速 公 路 和 江 苏 宿沭 高 速 公 路 Ｊ ， 广 西南 友 高速 是 采 用 红 黏 土 作 为 路 基 填 料 ， 江苏 宿沭 高速是 采用 膨胀 土作 为路堤 填土 。 由图 １ （ ａ ） 、 （ ｂ ） 看 出， 红 黏 土路 面 出现 沿 着 路 面 的纵 向及弧形 裂 缝 ， 整个 路 段 出现 横 向滑 移 及 不
由于缺少 针对 红 土地 区的 施工 技 术 规 范 ， 且 红
黏土又具有一定 的弱膨胀性而被套用膨胀 土的相 关施工规范处理 ， 目前采用较多 的是《 膨 胀土地区 建筑技术规范》 Ｇ Ｂ Ｊ １ ｌ ２ ７ ｊ 。被 广泛采用 的 自
２ ０ １ ２ 年９ 月２ ４日 收到 ， １ Ｏ月 ２ ５日 修改 第一作者简介 ： 张永婷 ， 女 。Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｙ ｔ ２ ９ ４ １ ９ ５ ５ ０ ６ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ 。
由膨胀 率 对 膨 胀 土 进 行 分 级 的 方 法 存 在 着 一 定 的 局 限性 ， 由于 自由膨 胀 率 是 通 过 扰 动 土 得 来 的 ， 因 此， 它只能 反 映 土 的成 分 ， 而 不 能 反 映 其 结 构 和 状 态变化 对其 产生 的影 响 ； 西 红 黏 土恰 恰 是 一 种 结 构性很 强 的土 。 通 过调 查 典 型 红 黏 土 及 膨 胀 土 地 区路 破 坏 形 式， 分 别进 行室 内干 湿 循环 变 形 试 验 以及 水 稳 性 试 验来研 究 这 两 种 土 在 干 湿 循 环 作 用 下 胀 缩 变 形 的
广西红黏土变形与强度特性研究
广西红黏土变形与强度特性研究摘要：红黏土的变形特性一直是影响建筑物稳定性的重要因素。
本文通过对广西桂林市红黏土不同含水率下的原状土进行固结试验，分析不同初始条件下红黏土的变形和强度特性。
通过研究结果表明，广西红黏土具有很高的压缩性，应力-应变关系呈明显的单峰性，并根据此研究结果，提出红黏土的二次应力-应变模型。
而后，说明了为得到准确的红黏土参数，土工试验时应注意的操作规程。
红黏土是指石灰岩、白云岩等碳酸类岩在亚热带温热气候下经风化及红土化后得到的一类高粘性土，在广西、贵州、云南一代有广泛的分布，出现在各种建设工程环境中[1]。
由于红黏土还具有很强的膨胀性能，而膨胀性和压缩性对建筑物的影响又恰恰相反，现在对于该类地质特性的处理方法，一般是将持力层布置在完整的基岩上，这样的方法会增加一定的成本，不具备经济性[3]。
因此，研究红黏土的变形与强度特性，对于工程建设有着重要的作用。
1 土的基本物理性质指标本研究项目所有土样均取自于广西桂林市临桂区某建筑工地，取样及试验过程按照《土工试验方法标准（GB/T20123-1999）》进行，试验土体呈红褐色，其基本物理性质指标如表1。
从上图可得，红黏土的应力-应变关系大致呈单峰结构。
假设AB段为应力激增段，在这个部分，在应力增加的过程中，应变并未发生很大的变化，宏观上的表现就是在轴向压力增大的同时，土样的变形并不明显，在这个阶段，土样承受外力增加，但是并不会发生过多的沉降。
这是因为，土体是由三相介质组成：溶液、土体颗粒和空气。
土体颗粒由于水合双电子层的粘结作用，会形成形态各异的颗粒骨架，在压缩过程中，通过点对点、面对面或者面对点的方式进行接触并传递力的大小，颗粒越密实，抵抗外力的能力就越强。
由于本次试验采取的是不排水试验，因此，水也能承担一定的静水压力。
BC段为平行段，在这个阶段，应变增加，但是应力的变化不大，甚至有小幅度的减小，在这个阶段，土体开始发生剪切变形，由于剪切力使体积不断地发生变化，也可以称为应力软化现象[4]。
广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能
第25卷第3期 岩 土 力 学 V ol.25 No.3 2004年3月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2004收稿日期：2003-04-02基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：19902018）；国家重大基础研究前期研究专项项目(编号:2003CCA02200) 作者简介：赵颖文，男，1978年生，硕士，主要从事特殊土的工程特性研究，现工作于上海市城市建设设计研究院。
文章编号：1000－7598－(2004) 03－0369－05广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能 赵颖文，孔令伟，郭爱国，拓勇飞( 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学重点实验室，湖北 武汉 430071 )摘 要：通过对广西贵港红粘土重型击实样的室内试验研究，探讨了其力学特性、胀缩性能、孔径分布特征与含水量之间的关系。
结果表明：干密度指标总体上能反映红粘土击实样的强度规律，但非饱和击实样强度峰值对应的含水量因基质吸力作用而偏小，饱和后土体由于吸水膨胀与基质吸力的消失，使得强度峰值对应含水量较饱和前明显增大，红粘土在最优含水量下压实，虽可获得很高的压实度，但饱和后的强度并非最大；红粘土击实样的胀缩性能主要由含水量决定，同时，受到干密度的影响；孔隙主要以孔径在0.01～0.05μm 范围内的小孔隙为主，为进一步掌握红粘土的工程力学特性提供了帮助。
关 键 词：红粘土；胀缩性；基质吸力；干密度；孔径分布 中图分类号： TU 411 文献标识码： A Strength properties and swelling-shrinkage behaviorsof compacted lateritic clay in GuangxiZHAO Ying-wen, KONG Ling-wei, GUO Ai-guo, TUO Yong-fei( Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China )Abstract: The relationships among mechanical indexes, swelling-shrinkage properties, pore size distributions and moisture contents of lateritic clay in Guigang of Guangxi Zhuang Autonomous Region, are discussed through experimental research on the heavy-pattern compacted samples. The results show that the dry density can reflect the strength rule of compacted lateritic clay as a whole, and the moisture contents of unsaturated compacted samples corresponding to the maximum of strength indexes are comparatively low because of the effect of matrix suction, while those after saturating increase obviously duo to water absorbing, swelling and the loss of matrix suction. For lateritic clay compacted under the condition of optimum moisture content, its strength is not the highest after saturation although a very high compaction degree is obtained. The swelling-shrinkage properties of compacted lateritic clay are mainly controlled by moisture content, and also affected by dry density. The pores of compacted lateritic clay are mainly small sizes in diameters from 0.01ìm to 0.05ìm, which is useful for the further mastery on the geotechnical properties of lateritic clay.Key words: laterite ；swelling －shrinkage properties ；matrix suction ；dry density ；pore size distribution1 前 言红粘土作为一种典型特殊土，是碳酸盐系岩石风化残坡积，并经过红土化地质作用而形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。
胀缩变形计算表(按广西膨胀土规范)
注1：根据《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》DB45/T 396-2007而编制。
注2：本表格中的亮蓝色数字是需要填入的原始数据，其它为表格自动计算。
注3：本表中所有百分数均需转化为小数表示，例如：35% →0.35。
初判计算及判定结论土的自由膨胀率0.36第三系泥岩及其风化物(粘土)0第三系粉砂质泥岩及其风化物(粉质粘土)0碳酸盐岩风化形成的残坡积粘土、红粘土(以红为基色)1碳酸盐岩风化形成的残坡积粘土、红粘土(以黄为基色)0第四系河流冲积粘土-以红或黄为基色0第四系河流冲积粘土-以白或灰色为基色0初 判 结 论：地基土有一定膨胀性，需要进行详细判别，请继续以下进详判计算及判定结论已知条件膨胀土场地类别1基础底面深度d （m） 2.50稳定地下水位深度dw （m）8.50大气影响深度d a（m） 6.00大气影响急剧层深度d r（m） 2.70基底下第1层土的底面深度D1（m） 6.30基底下第2层土的底面深度D2（m）9.50基底下第3层土的底面深度D3（m）10.00地基膨胀变形计算计算胀缩变形量的经验系数Ψe0.60基底下第1层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep10.02672基底下第2层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep20.00000基底下第3层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep30.02500基底下第1层土在压力为零时的膨胀率δe010.02700基底下第2层土在压力为零时的膨胀率δe020.02300基底下第3层土在压力为零时的膨胀率δe030.02500基底下第1层土的压力折减系数a10.01148基底下第2层土的压力折减系数a20.00000基底下第3层土的压力折减系数a30.00005基底下第1层土的膨胀率的压力指数b10.15933基底下第2层土的膨胀率的压力指数b2 2.58659基底下第3层土的膨胀率的压力指数b3 1.81724DB45/T 396-2007而编制。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第25卷第3期 岩 土 力 学 V ol.25 No.3 2004年3月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2004收稿日期：2003-04-02基金项目：国家自然科学基金资助项目（编号：19902018）；国家重大基础研究前期研究专项项目(编号:2003CCA02200) 作者简介：赵颖文，男，1978年生，硕士，主要从事特殊土的工程特性研究，现工作于上海市城市建设设计研究院。
文章编号：1000－7598－(2004) 03－0369－05广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能 赵颖文，孔令伟，郭爱国，拓勇飞( 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学重点实验室，湖北 武汉 430071 )摘 要：通过对广西贵港红粘土重型击实样的室内试验研究，探讨了其力学特性、胀缩性能、孔径分布特征与含水量之间的关系。
结果表明：干密度指标总体上能反映红粘土击实样的强度规律，但非饱和击实样强度峰值对应的含水量因基质吸力作用而偏小，饱和后土体由于吸水膨胀与基质吸力的消失，使得强度峰值对应含水量较饱和前明显增大，红粘土在最优含水量下压实，虽可获得很高的压实度，但饱和后的强度并非最大；红粘土击实样的胀缩性能主要由含水量决定，同时，受到干密度的影响；孔隙主要以孔径在0.01～0.05μm 范围内的小孔隙为主，为进一步掌握红粘土的工程力学特性提供了帮助。
关 键 词：红粘土；胀缩性；基质吸力；干密度；孔径分布 中图分类号： TU 411 文献标识码： A Strength properties and swelling-shrinkage behaviorsof compacted lateritic clay in GuangxiZHAO Ying-wen, KONG Ling-wei, GUO Ai-guo, TUO Yong-fei( Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China )Abstract: The relationships among mechanical indexes, swelling-shrinkage properties, pore size distributions and moisture contents of lateritic clay in Guigang of Guangxi Zhuang Autonomous Region, are discussed through experimental research on the heavy-pattern compacted samples. The results show that the dry density can reflect the strength rule of compacted lateritic clay as a whole, and the moisture contents of unsaturated compacted samples corresponding to the maximum of strength indexes are comparatively low because of the effect of matrix suction, while those after saturating increase obviously duo to water absorbing, swelling and the loss of matrix suction. For lateritic clay compacted under the condition of optimum moisture content, its strength is not the highest after saturation although a very high compaction degree is obtained. The swelling-shrinkage properties of compacted lateritic clay are mainly controlled by moisture content, and also affected by dry density. The pores of compacted lateritic clay are mainly small sizes in diameters from 0.01ìm to 0.05ìm, which is useful for the further mastery on the geotechnical properties of lateritic clay.Key words: laterite ；swelling －shrinkage properties ；matrix suction ；dry density ；pore size distribution1 前 言红粘土作为一种典型特殊土，是碳酸盐系岩石风化残坡积，并经过红土化地质作用而形成的棕红、褐黄等色的高塑性粘土。
我国红粘土主要分布在南方热带与亚热带地区，如广西、贵州、云南、广东、湖南等省份。
中国的岩土工作者们研究红粘土已有近50年的历史，在红粘土成因、分类、力学特性与地质灾害等多方面有了较为全面的研究[1]。
红粘土性质非常特殊，不能用一般粘性土的物性指标与力学参数之间的相关规律去评价红粘土的工程性能，主要表现出高含水量、高塑性、高孔隙比、低密度、压实性差等特点，但同时又具有高强度、中低压缩性等良好力学特性。
随着红粘土地区工程项目的日益增多，工程灾害时有发生。
含水量的变化引起红粘土的胀缩变形，裂隙的存在破坏了土体的整体性，同时方便了水分的浸入与原有水分的蒸发，开挖暴露的红粘土因应力释放使裂隙进一步扩展，这些都会降低其强度。
20世纪80年代以来，随着先进的微观分析手段的应用，有关红粘土岩 土 力 学 2004年 微观结构的研究取得了较大的进展。
学者们发现：红粘土不良物理性质与良好的力学特性之间的矛盾在很大程度上是由红粘土中游离氧化物的胶接结构所引起的[2～5]，而且经证实仅有部分铁氧化物在红粘土中起胶接作用[6]；红粘土的超固结性在很大程度上也归因于游离氧化物的胶接结构，而并非先期固结压力[7]。
目前对红粘土的研究，总体来说，定性研究较多，定量研究不足；宏观与微观的研究不够协调[8]；微观结构及矿物成分的研究较多，但微观结构对宏观力学特性影响的研究尚未达到定量化程度；多因素影响下红粘土工程力学特性变化的规律及其微观机制有待深入。
因而，加强红粘土的力学及胀缩特性的试验研究与理论探讨十分必要。
本文对广西贵港红粘土重型击实样进行了较为系统的试验研究, 探讨了其力学特性、胀缩性能以及孔隙结构与含水量的关系，分析其强度与胀缩性能的影响因素及其孔隙分布特征，为进一步把握红粘土的工程力学特性提供了帮助。
2基本物理力学性质广西贵港属炎热潮湿的亚热带气候，化学风化作用强烈，在平原边缘地带的泥盆系中统至石炭系的白云质灰岩与灰质白云岩等过渡类型碳酸盐岩发育区，红土风化壳发育良好，成熟度高，风化壳厚5～10 m ，具明显的垂直分带性[9]。
试验所用红粘土取自贵港三O 七单位西侧场地的网纹红土层，呈红褐色，含大量淡黄色至灰白色斑块，土质细腻光滑，无砂感；天然裂隙非常发育，主要存在于红褐色土块与淡黄色至灰白色斑块交界处。
其基本物理力学性质指标，粒度组成与矿物成分分别见表1～3。
广西红粘土的天然含水量、孔隙比、液限、塑性指数等物理性质指标明显高于一般性粘土（表1），但同时又具有较高的无侧限抗压强度、直剪强度和相对较低的压缩系数等良好的力学特性（表2）,这是其区别于其它粘土的重要特征之一；且该土具有与弱膨胀土相当的胀缩性（表2）；此外，其粘粒含量非常高，粒径小于2μm 的颗粒占到总质量的61 %；矿物成分以高岭石为主，同时含有一定量的针铁矿、蛭石与少量的石英（表3）。
3 击实样饱和前后的强度特性广西贵港红粘土的重型击实试验结果见图1，图2为相应击实样的CBR 、快速直剪与固结快速直剪试验结果，图中同时给出击实样饱和后类比指标。
干密度标志着土体松密的程度，是反映土体强度的重要指标，比较图1与图2不难看出，红粘土击实样的CBR 值、直剪强度与含水量的关系曲线同击实试验曲线基本吻合，但重型击实样泡水后的干密度峰值与强度指标的峰值所对应的含水量明显高于不泡水击实样的峰值所对应含水量（见表4），如饱和击实样的最优含水量为34.2 %，饱和后含水量为38.5 %的击实样干密度最大；含水量为32.5 %的未表1 广西红粘土的物理性质指标Table 1 Physical indexes of Guangxi lateritic clay天然含水量w / % 天然重度 γ/ kN ・m -3干重度 γd / kN ・m -3比重 G 孔隙比 e 饱和度 S r / % 液限 W L / % 塑限 W p / % 塑性指数 I P / % 47.416.5611.232.761.4690.0125.947.378.6表2 广西红粘土的力学性质指标Table 2 Mechanical indexes of Guangxi lateritic clay表3 广西红粘土的粒度组成与矿物成分Table 1 Particle size distributions and mineral compositions of Guangxi lateritic clay颗粒组成 / %矿物组成 / % ＞50μm <50μm <20μm <10μm <5μm <2μm <1μm 石英 蛭石 高岭石 针铁矿 8.092.078.068.062.061.059.0367417快剪 固结快剪 自由膨胀率δef / % 50kPa 膨胀率 V H50 / % 收缩 系数 ë 体缩率 e s / % 缩限 W s / % 先期 固结压力 P c / kPa 压缩系数 a 1-2 / MPa -1 无侧限 抗压强度 q u / kPa 粘聚力 c / kPa 内摩擦角 φ/ (°) 粘聚力 c / kPa 内摩擦角 φ/ (°) 49-0.990.226.323.12400.21233.445.917.245.121.44370第3期赵颖文等：广西红粘土击实样强度特性与胀缩性能图1 击实试验曲线Fig.1 Compaction curves图2 红粘土击实样强度试验Fig.2 Strength tests on compacted samplesof lateritic clay表4 击实样力学试验转折点对应含水量Table 4 Moisture contents corresponding to the peak points of the mechanical indexes on compacted samples转折点处对应含水量/ %指标饱和前饱和后干密度34.2（最优含水量）38.5CBR 32.5 39.7固结快速粘聚力30.3 34.6快速粘聚力31.4 34.4饱和击实样的CBR值最大，而饱和后含水量为39.7 %的击实样CBR值最大。