浅谈土的变形特性
2010年第4期
(总第194期)黑龙江交通科技
HEILONGJIANGJIAOTONGKEJINo.4,2010
(SumNo.194)
浅谈土的变形特性
李连志1,王佳2
(1黑龙江工程学院土木与建筑工程学院;2黑龙江省公路局)
摘要:土的力学性质研究是建立在三大力学基础之上,但又因为土的多相性、散体性和自然变异性,使其与
金属材料有着本质的区别。在土的非线性、剪胀性、硬化与软化、应力路径和应力历史等方面分析了土有别
于金属材料的变形特性。
关键词:土体;变形特性;本构关系
中图分类号:U4161文献标识码:C文章编号:1008-3383(2010)04-0004-01
收稿日期:2010-02-080概述土是一种具有多相性、散体性和自然变异性的材料,与
材料力学中的金属有着本质的区别。为了研究土的变形往
往应用压缩固结仪、三轴压缩仪、平面应变仪、真三轴仪等进
行试验,得出土的应力应变关系。这种关系反映了土体变
形的特性。但试验有一定的局限性,试验总是在某种简化条
件下进行的,即使真三轴仪能考虑三维受力状态,试验也只能按某种应力状态,某种加荷方式进行。为了更好的了解土
的变形特性,仅就土区别于金属材料的变形特性阐述。
1非线性和非弹性
大部分坚硬材料,如金属和混凝土,在受轴向拉压时,应
力应交关系如图1(a)所示,初始阶段为直线,材料处于弹
性变形状态。当应力达到某一临界值时,应力应交关系明显地转为曲线,材料同时存在弹性变形和塑性变形。土体也
有类似的特性,图1(b)为土的三轴试验得出的轴向应力1-3与轴向应变之间的关系曲线。与金属等材料不同
的是,初始的直线阶段很短,对于松砂和正常固结黏土,几乎
没有直线阶段,加荷一开始就呈非线性。土体的非线性变形
特性比其他材料明显得多。这种非线性变化的产生,就是因为除弹性变形以外还出
现了不可恢复的塑性变形。土体是松散介质,受力后颗粒之
间的位置调整在荷载卸除后,不能恢复,形成较大的塑性变
形。如果加荷到某一应力后再卸荷,曲线将如图1(b)虚线
所示。oa为加荷段,ab为卸荷段。卸荷后能恢复的应变e
即弹性应变。不可恢复的那部分应变p为塑性应变。经过一个加荷退荷循环后,再加荷,将如图1(b)中的bc段所示,
它并不与ab线重合,而存在一个环,叫回滞环。回滞环的存
在表示卸荷再加荷过程中能量消耗了,要给以能量的补充。
再加荷还会产生新的不可恢复的变形,不过同一荷载多次重
复后塑性变形逐渐减小。
土体在各种应力状态下都有塑性变形,甚至在加荷初始
应力应变关系接近直线的阶段,变形仍然包含弹性和塑性两部分。卸荷后不能恢复到原点。非线性和非弹性是土体
变形的突出特点。
2塑性体积应变和剪胀性
土体受力后会有明显的塑性体积变形。由土样在三轴
仪中逐步施加各向相等的压力P后,再卸除,所得到的P与
体积应变v之间的关系曲线,可见存在不可恢复的塑性体积应变,而且它往往比弹性体积应变更大。这一点与金属不
同,金属被认为是没有塑性体积变形的。塑性变形是由于晶
格之间的错动滑移而造成的,它只体现形状改变,不产生体
积变化。土体的塑性变形也与颗粒的错位滑移有关。在各
向相等的压力作用下,从宏观上来说,是不受剪切的,但在微观上,颗粒间是有错动的。压缩前,颗粒架空,存在较大孔隙,压缩后,有些颗粒挤入原来的孔隙中,颗粒错动,相对位
置调整,颗粒之间发生着剪切位移。当荷载卸除后,不能再
使它们架空,无法恢复到原来的体积,就形成较大的塑性体积变形。
(a)金属;(b)土体图1材料的应用应变关系
不仅压力会引起塑性体积变形,而且剪切也会引起塑性
体积变形。剪切引起的体积收缩叫剪缩。软土和松砂常表
现为剪缩。若剪切引起体积膨胀,则称之为剪胀。紧密砂
土,超固结黏土,常表现为剪胀。文献中常把剪切引起的体积变化,不管剪缩还是剪胀,统称为剪胀性,剪缩是负的剪
胀。剪胀性是散粒体材料的一个非常重要的特性。
3硬化和软化
三轴试验测得的轴向应力1-3与轴向应变a的关
系曲线有两种形态。图2(a)所示曲线有一直上升的趋势直
至破坏,这种形状的应力应变关系称为硬化型。软土和松砂
表现为这种形态,图2(b)所示曲线前面部分是上升的,应力
达到某一峰值后转为下降曲线,即应力在降低,而应变却在
增加,这种形态称之为软化型。紧密砂和超压密黏土表现为
这种形态。
密砂受剪时,由于顺位排列紧密,一部分颗粒要滚过另
一部分颗粒而产生相对错动,须克服较大的咬合作用力,
故表现为较高的抗剪强度。而一旦一部分颗粒绕过了另一部分颗粒,结构便变松,抗剪能力减小了,因而表现为软化。
超固结黏土剪切破坏后结构黏聚力丧失,也降低强度,表现
为软化。对于松砂和软土,剪切过程中结构变得紧密,一般
表现为剪缩,因而强度也在提高,呈现硬化特性。硬化和软
化与剪缩和剪胀,常有一定联系,但也不是必然联系,软化类
型的土往往是剪胀的,剪胀土未必都是软化的。
(下转第7页)4第4期赵文红:风积沙路基压实工艺及控制措施研究总第194期
表1机械组合方式表
序号压实度标准区间H机械组合方式备注
1填前碾压2+2+1140推土机稳压2遍,YZ18T压路机2遍,140推土机1遍收面
291区>1.50m2+4+2140推土机稳压2遍,YZ18T压路机4遍,140推土机2遍收面
393区0.8~1.5m2+4+2+2140推土机稳压2遍,YZ18T压路机强振4遍,弱振2遍,140推土机终压2遍成型
495区0~0.82+4+2+2140推土机稳压2遍,YZ18T压路机强振4遍,弱振2遍,140推土机终压2遍成型
4.3避免液化现象
下层饱和松沙在震动荷载作用下,由于原先由沙砾间传
递的有效应力传给孔隙水承担,引起孔隙水的上排和沙砾在
一定时间内的悬浮,导致部分或全部强度丧失,造成沙土变
为一种类似液体的状态,造成路基失稳的后果。所以,在施
工中除了加强弱振压实,增大密实度外,还对边坡进行了夯
实加固,严格控制包边土尺寸。为了防止在施工或日后使用
荷载下发生液化,应采用疏导为主的处理方法,加强排
水、泄水系统的疏通、引导,使中央分隔带的水通过泄水槽排
入边沟,从而使水较少渗入路基,以免影响投入使用的路基
路面强度。
5结语
通过研究风积沙路用性能,针对其结构疏松,剖面发育
微弱,处于饱和状态时具有液化现象的特点,对风积沙路基
施工采用包边土,并进行了包边土断面设计和施工控制要求制定,对包边土内的风积沙采用分层填筑,干压施工,确保了
风积沙路基的施工质量,减少了道路运营期间的病害发生,
避免了远运换填材料,加快了施工进度,降低了施工成本。
参考文献:[1]中华人民共和国行业标准公路路面基层施工技术规范(JTJ034-2000)[S][2]黎荐.沙漠地区风积沙填筑公路路基施工技术[J].铁道标准设计,2003,(7)
[3]唐勇.沙漠公路施工机械的优选配套[J].筑路机械与施工机械化,1994,(5)[4]赤峰市公路勘察设计院.赤峰地区沙漠公路路基、路面施工技术研究[J]2003,(12)[5]范有毅,王金学,郑彦军.坝上地区风积沙筑路技术研究与应用[M].人民交通出版社,2008.
(上接第4页)
(a)硬化;(b)软化图2硬化和软化
软化阶段存在于材料达到破坏以后。如果设计中考虑
相当的安全度,不允许材料达到破坏,那么软化阶段也就不
会出现,就可以不考虑软化问题。然而实际工程中,只要破
坏区域不大,不致危及建筑物整体安全,有时允许局部区域
达到剪切破坏。达到破坏的区域,由于软化(若材料属于软
化类的)降低了强度,便不能承受与峰值强度相应的荷载,
而将多余的荷载转移到周围区域,加重了周围负担,使周围
区域达到破坏,实际破坏区将比不考虑软化特性时来得大。
这时最好是考虑软化问题。
4应力路径和应力历史时变形的影响
土体内一点的应力状态可以用三个主应力1、2和3来表示。以三个主应力为坐标轴构成一个直角坐标系,叫应
力空间。这个空间内的一点有三个坐标值,代表了某种应力
状态。对于一种加荷方式,代表应力状态的点将从某点a沿
某种轨迹移动到另外一点b,加荷过程中,应力空间内代表
应力状态的点所移动的轨迹,叫应力路径。不同的加荷方式
可以用不同的应力路径来表示。
应力空间还可以用其他形式的应力分量为坐标。如果
以x、y、z、xy、yz和zx六个应力分量为坐标,则应力空间是六维空间,无法用图形表示,仅可以作抽象的理解。如果
忽略第三应力不变量或应力罗德角对变形的影响,则可以只
用p、q两个分量来构成二维的应力平面。
岩土材料存在较大的塑性变形。沿不同的应力路径加
荷,各阶段的塑性变形增量不同,累积起来就有不同的应变
总量。换言之,尽管初始和最终的应力状态相同,加荷的应
力路径不同,变形结果是不同的。这就是应力路径对变形的
影响。
应力历史是指历史上的应力路径。由于塑性变形不可恢
复,历史上发生的变形将保存和积累起来。它无疑会影响今
后的变形。前面讲过,经过一个加荷卸荷循环后,再加荷时,
变形就减小了,这就是应力历史的影响。图1中,a、c两点具
有相同的应力1-3,然而a点处于初始加荷曲线上,c点处
于再加荷曲线上,两点对应不同的a,它们所处应力应变
关系曲线的斜率也不同。如果施加同样的荷载增量,则对应
a状态的土体应变增量大,而对应c状态的土体应变增量小。
因a、c两点有着不同的应力历史,加荷后就有不同的变形。
超固结土比正常固结土变形小,也是这个缘故。
5结语
以上四个方面概括了土体变形的基本特性。当然,影响
土体变形的因素还很多,如土的种类、结构性、塑性剪应变、
固结压力、各向异性和主应力的影响等。土体的变形规律是
十分复杂的,要在本构关系数学模型中全部反映这些特性是
不可能的,也是不必要的,应该抓住影响变形的主要特性去
建立数学模型,从而解决工程实际问题。
参考文献:[1]钱家欢,殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996.[2]郑颖人,沈珠江,龚晓南.岩土塑性力学原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.[3]杨晓丰,李连志.土质学与土力学[M].北京:中国计量出版,2009.7
浅谈冻土地基的治理
浅谈冻土地基的治理
发表时间：2016-07-09T13:21:54.937Z 来源：《基层建设》2016年7期 作者： 王玉敏
[导读] 本文简单介绍了冻土地基的重要性、性质等方面，主要分析了冻土地基的治理方式，仅供参考。
哈尔滨铁路局海拉尔房产建筑段
摘要：近年来，经济的逐渐发展造成了建筑工程的行业非常大的压力。同时，在很多建筑工程工作中经常会遇到冻土地基的现象，而且冻
土地基的地域性非常明显。如果处理的方法不恰当，容易导致地基出现不均匀的沉降现象，严重时会引发建筑倾斜、倒塌。本文简单介绍
了冻土地基的重要性、性质等方面，主要分析了冻土地基的治理方式，仅供参考。
关键词：冻土；地基
随着城市的发展，建筑工程中经常会出现冻土。冻土有特殊的工程性质，在制作建筑物的地基过程中，应该采用相对的方式来处理冻土，对于施工、设计、治理等工作都需要对应的技术方式和要求。冻土的分布具有明显的地域性。本文主要研究冻土地基的治理问题。冻
土一般都会分布在海拔较高、纬度也高的地区，比如青藏高原、天山等地区。冻土在用来制作建筑物地基时，会出现稳定、渗透、沉降、
承载情况等方面的问题。在处理的过程中，应该遵循“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”的规则。
一、良好地基的重要性
地基作为支撑建筑物基础的土体或岩体，是建筑物扎根的地方。良好的地基是建筑物最基本的安全条件，是设计、施工和工程经济的综合体现。
1、冻土地基
冻土具有独特的物理力学性质和特殊的物质组成及构造。它是温度在0℃或0℃以下含有冰晶的岩土。它也是由矿物质颗粒、冰、未冻水和气体组成的多成分体。
2、地基处理方法及其应用
冻土地基由于自身的特点，其天然地基基本上不能满足工程需要，需通过一定的工程技术措施处理后方可达到对地基承载力及变形的要求。冻土常采用换填法、物理化学法、保温法和排水隔水法等处理方法。
二、冻土的工程特性
1、物理特性
首先是含水量，冻土中含有大量的水分，含水量指的是冻土中所有的冰同土骨架的质量之比以及不冻水和土骨架的质量之比的总和。然后是冻土中的含冰量。冻土中的水分不完全是冰，同时还含有一定的未冻水，因此，衡量冻土中的含冰量不能直接测量冻土融化后的含
浅谈自由膨胀率试验中应注意的问题
第２９卷第１１期 Ｖ０ Ｊ．２９ Ｎｏ．１ｌ 企业技术开发 ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＣＡＬ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ ＯＦ ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥ ２０１０年６月 Ｊｕｎ．２０１０
浅谈自由膨胀率试验中应注意的问题
毕文华
（邯郸市金地工程勘察有限责仟公司，河北邯郸０５６００２）
摘要：文章主要介绍了邯郸地区膨胀土的一些特点，并讨论了如何利用自由膨胀率对土的膨胀性进行判定，以及 对邯郸地区膨胀土在自由膨胀率试验中影响其自由膨胀率的诸多因素中的两个因素进行了探讨和分析。 关键词：邯郸地区膨胀土；自由膨胀率；蒙脱石；粒径 中图分类号：Ｕ４１６．０３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—８９３７（２０１０）ｌ１—００７５—０２
Ｔｈｅ ａｔｔｅｎｔｉｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｆｒｅｅ ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｔｅｓｔ
ＢＩ Ｗｅｎ－ｈｕａ
（Ｈａｎｄａｎ Ｃｉｔｙ Ｇｏｌｄｅｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｄａｎ，Ｈｅｂｅｉ ０５６００２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔ、ｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｎｌａｉｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｓｏｍｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ｉｎ Ｈａｎｄａｎ ａｒｅａ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｈｏｗ ｔｏ ｊｕｄｇｉｎｇ ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｓｏｉｌ ｕｓｉｎｇ ｆｒｅｅ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｗｏ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｆｒｅｅ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ ｉｎ ｆｒｅｅ ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｔｅｓｔ ｏｆ Ｈａｎｄａｎ
ａＩ℃ａ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｘｐａｎｓｉｖｅ ｓｏｉｌ ｉｎ Ｈａｎｄａｎ ａｒｅａ；ｆｒｅｅ ｓｗｅｌｌｉｎｇ ｒａｔｉｏ；ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｈｍｉｔｅ；ｄｉａｍｅｔｅｒ
邯郸地区是我同膨胀土分布的典型地区之一。邯郸 气候属暖温带亚干旱一亚湿润气候，冬季冷，多偏北风， 夏季热，多东南风，春秋两季为时较短，蒸发量大，降水极
浅谈淤泥质土的地基处理技术
浅谈淤泥质土的地基处理技术
摘 要：由于淤泥质土压缩性高、强度低，因此软弱地基沉降大，且多为不均匀沉降，极易造成建筑物墙体开裂、建筑物倾覆。在工程建设中，必须引起足够的重视。本文首先分析了淤泥质土的工程特性，然后列举了常用的淤泥质土的地基处理技术，最后详细阐述了CFG 桩处理淤泥质土地基的具体应用。
关键词：淤泥质土；地基处理；天然含水率；换土法；CFG 桩
一、淤泥质土的工程性质
淤泥质土是指天然含水率大于液限、天然孔隙比在1.0~1.5之间的粘性土。这种软弱土广泛分布在我国东南沿海地区和内陆的大江、大河、大湖沿岸及周边。其具有以下工程性质：
（一）天然含水率高、孔隙比大
淤泥质土主要是由粘粒和粉粒组成，并含有有机质。其中表面带负电荷的粘土矿物与周围介质中的水分子和阳离子相互吸引形成水膜，在不同的地质环境中形成各种絮状结构。所以这种土含水率高、孔隙比大。天然含水率一般为35%~80%，孔隙比大于1.0，常在1.0~2.0之间。软弱土因其天然含水率高、孔隙比大而使地基具有变形大、强度低的不良地质特性。[1]
（二）渗透性小
淤泥质土粘粒含量高，渗透性很弱，其渗透系数一般为10-8cm/s~10-6cm/s，所以在荷载作用下排水固结缓慢、沉降时间长、强度不易提高。当土中有机质含量较大时，还可能会产生气泡，堵塞排水通道从而进一步降低渗透性。
（三）抗剪强度低
由于淤泥质土天然含水率高、天然孔隙比大，因此软弱土地基变形大、强度低。此外，软弱土的强度还与加荷速度和排水条件有着密切的关系。
（四）具有流变性
在荷载作用下，承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完成后还可能产生可观的次固结沉降。因流变而产生的沉降持续时间可达几十年，且淤泥质土的长期强度小于瞬时强度。
（五）具有触变性
淤泥质土在未破坏时，具有固态特性，一经扰动或破坏，即转变为稀释流动状态，强度明显下降，是一种结构性沉积物，尤其以海相粘土更为明显，因此具
浅谈试验中影响土的压实度的几种因素
浅谈试验中影响土的压实度的几种因素
摘要：对于工程施工建设而言，如果没有及时对土的压实度进行检测的话，在使用的过程中就容易造成工程的塌陷、断裂、地面下沉等损坏，这对于整体工程施工的安全性来说具有严重威胁，严重的甚至会导致较大的经济损失，因此，一定要对土的压实度进行严格的检测，提高工程的整体质量。本篇文章就是针对土的压实度检测方法进行分析，并对其影响因素进行探讨，在下文中加以阐述。
关键词：试验；压实度；影响因素；策略
一、试验中土的压实度相关问题简述
土体抗剪强度指标和变形参数与其物理状态密切相关，土的物理状态取决于土体内部水分分布形态和土颗粒的密实状态。工程中通过室内试验，分析了在相同压实度条件下，含水率小于最优含水率和大于最优含水率的黏性土的强度、侧限压缩及渗透性的变化特征；结合对路基填土在不同初始含水率和压实度下土体的抗剪强度和压缩性能进行了实验研究，指出，相同压实度下，黏聚力在最优含水率附近达到峰值，当含水率大于最优含水率时，黏聚力急剧减小；相同含水率下，内摩擦角随压实度的增大而增大。另外，试验中还研究了重塑非饱和土的抗剪强度特性，得出非饱和土的黏聚力和内摩擦角均随含水率增加而线性减小，且黏聚力减小的幅度更大，干密度对内摩擦角影响不大，黏聚力随干密度指数增加。在高速公路工程压实黄土的压缩特性随含水率的变化，指出当含水率小于最优含水率时，压缩系数增长幅度不大，当含水率超过最佳含水率2%-3%后，压缩系数增长极为迅速。纵观国内外研究现状，大多研究最优含水率附近土因水分变化引起的强度或压缩特性的变化特征，而对小于最优含水率范围内的填土进行细致研究较少。况且在矿区前期建设中，含水率和压实度是高边坡回填土的两个重要控制参数。因此，工程试验设计主要针对土质回填高边坡填土进行直剪试验和压缩试验，并对压实后土体的强度特性和压缩特性进行分析，用以探讨含水率和压实度变化条件下土质回填高边坡土体抗剪强度和压缩特性的变化规律和内在机理。
浅谈压力注浆法加固湿陷性黄土地基
第２７卷第ｌ６期 ２０１１年８月 甘肃科技 Ｇａｎｓｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏ 正２７ Ａ Ⅳ０．１６ ２０１１
浅谈压力注浆法加固湿陷性黄土地基
吴明涛
（兰州铁路局兰州西工务段，甘肃兰州７３００５０）
摘要：路基不均匀沉降将直接影响到线路的使用效果。依据湿陷性黄土的工程特性，分析了湿陷性黄土的变形特 征，对湿陷性黄土的湿陷系数进行了定量描述。结合具体工程实例，介绍了压力注浆的加固机理，达到了预期的效 果，说明此加固方法的合理性，为同类路基病害治理提供了一定的参考价值。 关键词：路基；沉降；湿陷性；变形特征；加固机理 中图分类号：Ｕ４４１．８
湿陷性黄土广泛分布于我国西北、华北地区。 由于湿陷性黄土的不良工程性质，给广大黄土地区 的工程建设造成了诸多安全隐患。因此如何更好的
研究湿陷性黄土的工程性质，探索处理湿陷性黄土
地基就显得十分重要。 湿陷性黄土对路基工程的危害主要表现为遇水 后的不均匀沉降，引起路基下陷，从而引起其他次生
病害，进一步加剧黄土地基的湿陷性，引起恶性循 环。所以路基工程中的湿陷性黄土路基的施工质量
将直接影响整个线路的施工质量以及后期运营的维
修养护。 在上覆土层自重应力和附加应力共同作用下，
因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称
为湿陷性土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷
性。广泛分布于我国西北、华北地区的黄土多具湿 陷性。（这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿
陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土， 也有的老黄土不具有湿陷性。）在黄土的湿陷性方
面，关于工程性质的研究成果很具有借鉴性，另外，
对于湿陷性黄土地基的处理方法也有不同的方法和 建议。在前人研究成果的基础上，结合湿陷性黄土
的特性，探讨湿陷性黄土地基加固的压力注浆法，以 期对实际工程有一定的参考作用ｕ０Ｊ。
ｌ湿陷性黄土的工程特性
１．１湿陷性黄土的颗粒组成 我国湿陷性黄土的颗粒主要为粉土颗粒，占总
邓肯—张E-B模型参数对心墙土变形的敏感性研究
第２６卷第５期 ２０１２年ｌＯ月 资源环境与工程 Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｏｃｔ．．２０１２
邓肯一张Ｅ—Ｂ模型参数对心墙土变形的敏感性研究
赵国军，翟守俊
（浙江省水利水电勘测设计院，浙江杭州 ３１０００２）
摘要：有限单元法是一种常见的分析岩土结构变形的数值计算方法，其土体模型参数的准确性是计算结 果高可靠性的保证。邓肯一张Ｅ－Ｂ模型是坝体变形分析计算中常用的一种非线性弹性模型。以一心墙坝为 例，针对模型参数的敏感性进行大量的非线性有限元计算，计算结果表明：影响心墙土变形的主要参数为 Ｋ， 和 ，ｎ对心墙土变形的敏感性较低。随着Ｋ和妒的增大，心墙土竖向位移减小；随着研增大，竖向 位移增大。从整体来看，邓肯一张参数对竖向位移的敏感性要大于对有效应力的敏感性。 关键词：邓肯一张Ｅ．Ｂ模型；敏感性分析；心墙土；有限元 中图分类号：ＴＶ６４１；ＴＶ６４１．２ ５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７１—１２１１（２０１２）０５—０５１４—０３
Ｏ 引言
土石坝以其选材容易、造价低、地形地质条件适应 性强、抗震性能好等优点而得到了广泛应用。土石坝 的显著特征表现为坝体土石料应力应变关系的非线
性，土石坝越高，这种非线性越复杂，分析难度也越 大¨ Ｊ。在实际问题中土体各点的受力状况、变形情
况是千变万化的，土体的非线性变形特性比其他材料
明显得多，不仅随荷载的大小而异，而且与加荷的应力 路径有关，土体还要发生屈服，产生不可恢复的塑性变 形。因此，正确掌握这些参数对计算值的影响，将有助 于给出设计参数的选取原则，指导勘测、试验及施工控
制点的布设，提高结构可靠度和参数反分析的计算 效率 。
在土石坝的应力分析中，目前获得比较广泛应用 的是邓肯一张模型 Ｊ。但邓肯一张参数对心墙土变形
的敏感性研究相对较少。本文基于大型通用有限元软 件ＡＤＩＮＡ平台二次开发出的邓肯一张模型，针对土石
浅谈盐渍土地区的地质概况和物理特性
一、盐渍土地区的地质概况和物理特性
1.盐渍土的地表特征
一般地表有石膏，蓬松土，盐霜，盐壳，盐盖等。盐霜之下松软，浮土较厚多为硫酸盐渍土；地面较密实结硬壳者多为氯盐渍土或碳酸盐渍土。盐渍土生长有耐盐碱性指示植物。如盐角草生长于沼泽盐渍土地带，地下水位接近地表，土层盐分较轻，硫酸盐多余氯化物，碳酸根含量较低。盐琐琐生于潮湿的盐土，地下水位1-2米。土层盐分较重；盐穗木生长于盐分重，地表结皮的地带；碱蓬生长于土层干燥硬结，盐分较轻，碱分较大的地带，芦苇生长于地下水位较浅的地带，胡杨生长于地下水位较深的弱盐渍土地带。如在沙雅—阿拉尔公路建设中，我们就可从项目沿线的成片胡杨林粗略知道其所处地段是什么类型的特殊地段。
2.盐渍土的形成机理
现代盐渍土的积盐过程以水流作用为主，在干旱的戈壁沙漠地区风力也起一定作用。盐渍土的形成取决于盐土母质，盐水径流条件和盐分迁移聚积能力，并与地形，地质，水文气候等自然因素密切相关。内陆盆地受地势封闭，气候干旱，降水量少，蒸发量大等自然因素制约，如国道315线民丰—于田公路改建项目地处昆仑山北麓边缘的山区与塔克拉玛干大沙漠南缘的过渡地带，沿线为山前冲洪积平原区，风积沙区。其盐渍土路段的积盐途径一般为矿化地下水升腾蒸发作用或地表洪积坡积影响所致，积盐条件随地带而异，盐分复杂。
3.盐渍土的主要几种盐分的物理性表现
从本人所从事的前后两个项目来看，盐渍土主要易溶盐为氯盐、亚氯盐以及亚硫酸盐。而其中以钠盐为主的Nacl、Na2SO4对公路工程危害性最大。
Nacl的溶解度受温度影响下，有明显的吸湿性，使土体的结晶盐溶解，产生溶陷变形。其盐溶液对桥涵基础及地下钢筋混凝土设施产生腐蚀。
Na2SO4低温下溶解度低，产生吸水结晶，体积膨胀，其结晶体所需要的水分约为自身质量的1.27倍，结晶后的体积膨胀可为无水硫酸钠体积的3.1倍，使土体产生膨胀，同时，硫酸盐溶液对混凝土构造物也有腐蚀作用。
浅谈土的湿陷性
第３６卷第２５期 ・１２６・ ２ ０ １ ０年９月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＦＵＲＥ Ｖｌ０１．３６Ｎｏ．２５ Ｓｅｐ． ２０１０
文章编号：１００９—６８２５｛２０１０｝２５—０１２６—０２
浅谈土的湿陷性
任培岩
摘要：从土的湿陷性给工程建筑物造成的影响入手，提出湿陷系数的概念，分析了影响土的湿陷系数的因素，以及湿陷 系数随一些参数的变化规律，并研究了测土的湿陷系数的方法，为土的湿陷性的进一步研究奠定了基础。 关键词：土的湿陷性，湿陷系数，影响因数，试验 中图分类号：ＴＵ４３１ 文献标识码：Ａ
土的湿陷性是指土在一定的压力作用下受水的浸湿，土结构 迅速破坏而发生显著附加下沉的性质。它是黄土的主要特征。 黄土是在干旱半干旱气候条件下形成的，多以粗粉粒为主体骨 架，呈多孔隙或者大孔隙结构，颗粒间胶结物多为可溶盐，干燥时 由于颗粒间分子引力以及结合水、毛细水的连接力加大，阻止土 体的自重压密，当水浸湿时，结合水膜增厚左右楔入颗粒之间，于 是结合水连接消失，盐类溶于水中，骨架强度降低，土体在上覆土 层的自重压力或在自重压力与附加压力共同作用下，结构迅速破 坏，土粒向大孔滑移，粒间孔隙减小，从而导致大量的附加沉陷。 土的湿陷性给工程建筑物带来了不可言喻的祸患。正确评 价土的湿陷性也成了我们迫切的任务，尤其在黄土地区，对于同 一湿陷性黄土地层，评价结果不同造成的影响也不同。如果评价 高于自然情况，必然造成不必要的浪费；如果评价低于客观实际， 将会导致或轻或重的湿陷事故。 判定土的湿陷性的唯一指标就是土的湿陷系数。土的湿陷 系数又是反映土的湿陷程度的重要参数。它的主要用途是确定 土的湿陷性、湿陷程度、湿陷类型、湿陷深度、湿陷敏感程度及湿 陷起始压力等。 土的结构特征及其物质组成是产生湿陷性的内在因素，水的 浸润和压力作用是产生湿陷性的外部条件。 土的湿陷性首先与土的岩性和内部结构有关。一般来说，土 粒越细，粘粒含量越高，粒间结合力越强，土的湿陷性越小，湿陷 系数也越小。也就是说黏性土的湿陷性要比粉土的湿陷性小些。 湿陷系数与试样的天然含水率和孔隙比、干容重、压力也有一定 的关系。湿陷系数随天然含水率增大而变小，到一定程度湿陷变 形消失；空隙比越大湿陷变形也越大，湿陷系数变大；相反干容重 越大，湿陷变形越小，湿陷系数也随之变小；随着压力的增加湿陷 系数由小变大，达到某一程度后，又随压力的增大而由大变小（见 图１）。湿陷系数和天然含水率、孔隙比、干容重到底存在怎样的 定量关系，至今仍是我们无法知道的，这也是今后我们要努力的 方向。 湿陷系数也有一定的规律性。就长期以来本实验室所做的 样品来说，横向上从三门峡一洛阳一郑州，湿陷性由大到小，纵向 来说湿陷系数的分布特点有几种情况：１）湿陷系数随深度的增加 总趋势由大到小，到一定程度湿陷性减弱至消失。２）湿陷系数随 深度的增加由小到大，到某一深度又由大到小直至消失。３）个别 情况湿陷系数没有规律，直到黄土层结束。 对于相同的土层，理论上其湿陷性应该是相同的，但现实中 我们的检测值往往有很多是不同的，是什么造成了这样的结果， 怎样才能使检测误差最小，使我们的检测值更接近客观真值，这 和我们的检测过程有关。 ０．０４５ ０．０４０ ０．Ｏ３５ Ｏ．０３０ ０．０２５ ０．０２０ ０．０１５ ０．０１０ ０．Ｏ【）５ ０．０００ Ｐ／ｋＦ 图１ 湿陷系数与压力关系曲线 我们在湿陷取样时只是从某一点上取出一个样，具有很大的 随机性，这跟土的均匀程度有很大的关系。相应的我们测出的湿 陷系数也有很大的随机性，如果土质均匀，就会真实的反映土的 特性，如果不均匀，那么测出的湿陷系数就会偏离真值。 另外实验室的仪器设备、仪器等也能造成相应的误差，例如： 环刀面积和高度的精确程度、削土刀刃度的锐利程度、平整度、固 结仪杠杆力臂的准确程度、百分表的精度及砝码的公差等等。压 缩试验中透水石和滤纸的湿度不同，对湿陷系数的大小也有影 响：透水石和滤纸的湿度与土样天然含水率差值越大，对湿陷系 数的影响也越大。这些误差无法准确的计算出来，但是却集中反 映到湿陷系数的测量值上。这就要求实验室管理人员要有高度 的责任心，定期检查消耗品（如环刀、开样刀、仪器）的使用情况， 及时进行更换。对强检的百分表、温度计、量力环等定期送检，确 认其使用在有效期，保证所出数据的合格性、真实性。 表１ 双线法与单线法所测系数的差异 环刀 含水率 天然密度 颗粒密度 备注 １ １５．６ １．５２ ２．７１ 双线法湿样 ２ １５．５ １．５１ ２．７１ 单线法 ３ １５．６ １．５１ ２．７１ 单线法 ４ １５．６ １．５２ ２．７１ 双线法干样 ５ １５．９ １．５３ ２．７１ 单线法 ６ ｌ５．８ １．５ｌ ２．７１ 单线法 对同一个土样来说，试验方法的选择也非常重要，单线法和 双线法测湿陷系数，结果也稍有差异：双线法所测湿陷系数比单 线法偏大（见表１）。以上试验其他条件都相同时，究其原因浸润 时间的长短也是结果区别的主要因素。产生湿陷性的外部条件 就是水的浸润和压力作用，压力相同条件下，浸润程度就成了关 键因素。有关资料表明：黄土浸水后结构迅速破坏，１ ｈ后饱和约 能达到８０％，５ ｈ～８ ｈ才能达到完全饱和。单线法压缩稳定之后 才浸水，相对结构已经压实，饱和速度较慢；浸水后２ ｈ－－３ ｈ就可 读数稳定。而双线法湿样在第一级稳定后就浸水，再分级加荷，
浅谈太原东山地区湿陷性黄土结构及性质
浅谈太原东山地区湿陷性黄土结构及性质
发布时间：2021-09-11T01:32:14.660Z 来源：《基层建设》2021年第17期 作者： 柳霞
[导读]
太原市兴华岩土工程勘察质量检测有限公司 山西太原 030000
关键词：湿陷性黄土；湿陷性黄土结构；压缩性
1.湿陷性黄土概述
黄土在一定压力下受水浸湿，土的结构迅速破坏，并产生显著附加下沉的黄土称为湿陷性黄土。在一定压力下受水浸湿，无显著下沉的黄土称为非湿陷性黄土。从宏观来讲，并不是所有的黄土都具有湿陷性。
山西省地处黄土高原，黄土分布极为广泛。黄土与第三纪三趾马红土、保德红土、静乐红土共同组成了一个较厚的堆积覆盖层。黄土在吕梁山以西呈厚层连续分布，以东呈连续分布状态。太原属新生代强烈构造活动形成的断陷盆地，其面积较大，大河、大沟较多，洪积
特征显著，组成物为黄土状土。太原市黄土主要分布在建设北路以东东山地区以及尖草坪区，
2调查东山地区湿陷性黄土的结构特征和分布
为了对太原市东山地区湿陷性黄土的结构和分布范围有更进一步的了解，为以后做参考，本次对太原东山一带地区的黄土进行浅谈，从黄陵到尖草坪区一带的黄土主要以新生界的黄土为主，属于第四系全新统和更新统的马兰组和离石组，新近系上新统的保德组。经过统
计研究和资料的查阅，全新统黄土0-10m主要以浅灰黄色、浅灰色砂质黏土，广泛分布于大沟谷底及河谷阶地，更新统马兰组0-20m主要以
浅灰黄色砂质黏土、粉砂土、含钙质结核，局部含砾砂层，具垂直节理。广泛分布于山前黄土中台塬和起伏黄土平原上，在山区分布在山
梁上，构成黄土梁、垣地貌。上新统的保德组，土层主要以深红色、浅棕红色为主，底部常见一层不稳定的中粗砂层，或砾石层，主要分
布在山庄头—牛驼村—西岭村—窑头村一线西北部。
走访东山几个村子黄土地区调查、查阅资料发现，某1村的局部地段形成人工斜坡，黄土节理发育，土层破碎，土块松动，破坏了黄土本身的结构性，黄土的隔水性、饱水特征，在雨季尤为突出。某2村，地貌分区上属于黄土丘陵区，出露地层为第四系中上更新统黄土。坡
浅谈湿陷性黄土性质及常用地基处理方法
２０１１年第９期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ０建筑与工程。 科技信息
浅谈湿陷性黄土性质及常用地基处理方法
殷征 肖明贵顾展飞李成庆
（桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林５４１００４）
【摘要】湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变 形的黄土。本文阐述了湿陷性黄土湿陷的机理和工程特性以及湿陷性黄土地基的处理方法，并对不同方法的作用效果进行了对比总结。对于类 似工程的研究与施工有一定的意义。
【关键词】湿陷性；黄土性质；地基处理：方法
Ｏ前言
黄土是一种特殊的土，形成于晚更新世（ ）和后更新是（Ｑ ），其
成因主要是风积、沉积而成。按成因可分为原生黄土和次生黄土，原生 黄土是一种在半干旱气候条件下以风力搬运沉积的粉质的无层理并
具有针状大孔和垂直节理的特殊土，通常为褐黄灰黄或黄褐色。次生 黄土又称黄土状土，是原生黄土经受非风力扰动搬运和沉积而成的．
常具有层理和夹有砂砾石层 湿陷性黄土又是黄土中更为特殊、对工程影响较大的黄土。湿陷
性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力
共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的黄土。湿 陷性黄土具体分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。自重湿陷性
黄土是指受水浸湿后在饱和自重压力下发生湿陷的湿陷性黄土。非自
重湿陷性黄土是在外界附加压力下才会发生湿陷性的黄土。在我国， 湿陷性黄土主要分布在黄河中游的甘肃、陕西、山西、宁夏、河南、青海
等省区，地理位置属于干旱与半干旱气候地带，总计约为４３万平方公
里
１ 湿陷性黄土湿陷机理及工程特性
１．１湿陷性黄土的湿陷机理
湿陷性黄土在含水率较低的情况下，由于湿陷性黄土颗粒之间由 水溶性盐类胶结，胶结物使土颗粒之间粘结胶强，土体强度较高，能够
承受上部建筑物以及自重压力。在含水量达到一定程度后，胶结颗粒 被溶解、软化，颗粒之间的粘结力迅速下降．当土体的承重压力小于上