摘要：本文通過原狀土樣、重塑土樣和人工結(jié)構(gòu)性土樣的靜力學(xué)試驗(yàn)對(duì)黃土的結(jié)構(gòu)性作了進(jìn)一步探討。首先，在對(duì)黃土結(jié)構(gòu)性及其形成機(jī)理分析的基礎(chǔ)上，用水泥作為粘結(jié)材料制成人工結(jié)構(gòu)性土樣，通過三軸壓縮對(duì)原狀土樣和人工結(jié)構(gòu)性土樣的結(jié)構(gòu)性進(jìn)行了研究，了解了結(jié)構(gòu)性黃土的變形特征，說明了人工制備結(jié)構(gòu)性土樣用于試驗(yàn)的可行性。

關(guān)鍵詞：非飽；黃土結(jié)構(gòu)性；試驗(yàn)研究

土的結(jié)構(gòu)性指土中顆?；蛲令w粒集合體以及顆粒間的孔隙大小、形狀、排列組合及聯(lián)結(jié)等綜合特征。當(dāng)代土體結(jié)構(gòu)性研究主要有三個(gè)基本途徑，即細(xì)觀形態(tài)學(xué)途徑、固體力學(xué)途徑及土力途徑[1]，它們各有優(yōu)點(diǎn)。黃土是干旱半干旱地區(qū)的第四紀(jì)沉積物，是一種典型的結(jié)構(gòu)性土，其特殊的結(jié)構(gòu)性和對(duì)水的特殊敏感性直接影響著黃土的工程性質(zhì)。隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西北黃土地區(qū)基礎(chǔ)工程建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模急劇增大，使得對(duì)非飽和黃土強(qiáng)度特性的研究更具有現(xiàn)實(shí)意義。

原狀黃土在采樣、運(yùn)輸、制樣過程中對(duì)試樣有擾動(dòng)[2]，特別是為了消除原狀黃土本身的不均勻因素的影響，使所研究問題的規(guī)律性能更好地顯示出來(lái)，以便建立和檢驗(yàn)本構(gòu)模型，本文作者采用充分?jǐn)_動(dòng)非飽和黃土試樣，在室內(nèi)通過人工方法制備成結(jié)構(gòu)性黃土，并對(duì)其和原狀黃土進(jìn)行了三軸剪切試驗(yàn)，得到了相同含水量相同密度的非飽和黃土的應(yīng)力應(yīng)變曲線。發(fā)現(xiàn)兩種黃土的結(jié)果比較接近，從而表明：用人工制備的結(jié)構(gòu)性黃土代替原狀黃土來(lái)研究非飽和黃土是可行的。

一 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的應(yīng)變式三軸剪切儀，試驗(yàn)所用黃土土樣來(lái)自陜西楊凌高新中學(xué)對(duì)面的某工地基坑，取土深度為現(xiàn)地面以下2～3.5米，為黃土，土樣上有肉眼可以看見的大孔隙。原狀黃土的主要物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。人工結(jié)構(gòu)性土樣的制備方法[3]是在風(fēng)干黃土顆粒中分別摻入占總質(zhì)量的1.%的普通硅酸鹽水泥。制樣含水量按14%配制，待水份均勻后，用壓樣器緩慢、勻速分十層層壓制而成。采用較低的制樣含水量（7%），增加水泥出凝時(shí)間，以免水泥在制樣前完全凝結(jié)，同時(shí)，壓制的樣也比較均勻。制成的試樣先用保鮮膜包裹好放在養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)數(shù)小時(shí)，然后再采用風(fēng)干法或水膜轉(zhuǎn)移法調(diào)節(jié)土樣的含水量，以達(dá)到所需要求。

根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程制成多個(gè)三軸原狀，對(duì)制成的試樣進(jìn)行配水方法分別制成初始含水量為10%（）、15%（）及充分飽和的多組三軸試樣。采用固結(jié)排水剪（CD）試驗(yàn)，對(duì)于每組不同含水量的土樣在的壓力下固結(jié)完成（孔隙水壓力消散在95%以上）后，進(jìn)行排水剪切，圍壓分別取=50、100、200、400，剪切速率取0.0330，記錄每次試驗(yàn)的量力環(huán)百分表讀數(shù)，體變管讀數(shù)和軸向變形百分表讀數(shù)。在安裝試樣前將排水管內(nèi)的水分排除干凈，關(guān)閉排水閥，以防止非飽和黃土中的吸力將排水管中的水吸入土體內(nèi)，試樣安裝完畢施加圍壓，打開排水閥。剪切以量力環(huán)百分表讀數(shù)出現(xiàn)峰值后，或變化不大，但應(yīng)變持續(xù)增長(zhǎng)3～5%，或從壓力室外看到土樣有明的裂紋或錯(cuò)動(dòng)或軸向變形百分表讀數(shù)達(dá)到為最后關(guān)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。

二 試驗(yàn)結(jié)果及分析

原狀土樣和人工結(jié)構(gòu)性土樣（水泥含量為1.0%）在不同含水量條件下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。由該曲線可以看出，當(dāng)圍壓等于400、200kPa時(shí)，在人工結(jié)構(gòu)樣、重塑樣和原狀土樣的應(yīng)力一應(yīng)變曲線上，取相同軸向應(yīng)變對(duì)應(yīng)的偏差應(yīng)力，具有原狀土偏差應(yīng)力大于重塑土偏差應(yīng)力大于人工結(jié)構(gòu)土樣偏差應(yīng)力。同時(shí)，可以看出，含水量一定，隨著圍壓的增加，土體逐漸被壓密，微結(jié)構(gòu)的破損越來(lái)越明顯，結(jié)構(gòu)性逐漸減弱，飽和曲線與重塑曲線越來(lái)越接近，結(jié)構(gòu)土的力學(xué)特性逐漸趨向重塑土的力學(xué)特性。當(dāng)圍壓一定，隨著含水量的增加，膠結(jié)物質(zhì)大量溶解，飽和曲線與重塑曲線也有相同的變化規(guī)律，這更加說明了含水量和圍壓是影響黃土結(jié)構(gòu)性的主要因素，且含水率對(duì)黃土結(jié)構(gòu)性的影響規(guī)律與圍壓對(duì)其的影響規(guī)律基本相似。由上述分析可以看出，原狀結(jié)構(gòu)性土樣和人工制備結(jié)構(gòu)性土樣壓縮曲線變化規(guī)律基本一致，這表明含水量對(duì)飽和土樣的結(jié)構(gòu)性影響較小。隨著含水量的增加，兩種土樣的壓縮曲線均逐漸接近于飽和土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線，說明建議的人工制備結(jié)構(gòu)性黃土樣的試驗(yàn)方法是可行的。

三 結(jié)論

本文通過對(duì)不同含水量的原狀土樣、人工結(jié)構(gòu)土樣和重塑土樣進(jìn)行三軸剪切試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線形式一致，變化規(guī)律基本相同，說明建議的人工制備結(jié)構(gòu)性黃土土樣的試驗(yàn)方法是可行的。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝定義，21世紀(jì)土力學(xué)思考，巖土工程學(xué)報(bào)，1997.7（4）：111～114.

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[3] 蔣明鏡，沈珠江.結(jié)構(gòu)性粘土試樣人工制備方法研究[J].水利學(xué)報(bào)，1997，（l）：56～61.