董智慧

摘 要：黃土由于其特殊的結(jié)構(gòu)所具有的濕陷性為建設(shè)安全帶來了巨大的隱患。本文通過對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行靜力與動(dòng)力試驗(yàn)，對(duì)靜力作用下土樣浸水后的強(qiáng)度變化及在動(dòng)荷載作用下土樣的強(qiáng)度及濕陷變形的變化進(jìn)行研究，對(duì)工程實(shí)踐中正確評(píng)價(jià)黃土濕陷性具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：黃土；濕陷性；動(dòng)荷載作用；應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系

1 前言

具有特殊成分和性質(zhì)的黃土和黃土類土，廣泛分布在我國(guó)西北、華北和東北部分地區(qū)。這種土垂直節(jié)理發(fā)育，內(nèi)有很多大孔隙，土中粘土粒和鹽類、有機(jī)質(zhì)等結(jié)成的薄膜包裹著粉土粒起著支撐粉土粒的作用。一旦土被浸濕，土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生重大變化，這種濕陷崩解現(xiàn)象是一種很復(fù)雜的過程，它破壞了土體結(jié)構(gòu)的聯(lián)結(jié)，使土的變形和強(qiáng)度發(fā)生很大的變化，尤其是在動(dòng)力作用下更是如此。

本文結(jié)合山西省古交及霍縣兩礦區(qū)土樣的靜力與動(dòng)力試驗(yàn)，對(duì)黃土土樣進(jìn)行浸水后的強(qiáng)度變化及試樣在動(dòng)荷載作用下的強(qiáng)度與濕陷變形的變化進(jìn)行研究。

2 研究方法

對(duì)采自探井中的原狀土樣進(jìn)行靜力試驗(yàn)和動(dòng)力試驗(yàn)。試樣分六組，每組5個(gè)土樣分別進(jìn)行動(dòng)、靜試驗(yàn)。靜力試驗(yàn)先使土樣分別在側(cè)壓力為50kpa及100kpa的均等壓力下固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后施加偏應(yīng)力進(jìn)行排水試驗(yàn)。當(dāng)偏應(yīng)力為150kpa或200kpa時(shí)，對(duì)土樣自下而上進(jìn)行浸水。動(dòng)力試驗(yàn)，試樣固結(jié)穩(wěn)定后施加不同的動(dòng)荷載，其動(dòng)荷頻率為2HZ的正弦波，分別測(cè)定每級(jí)振動(dòng)為20次的殘余應(yīng)變及指定某荷載下的浸水試驗(yàn)。浸水試驗(yàn)是在固結(jié)穩(wěn)定后對(duì)試樣進(jìn)行自下而上的浸水，同時(shí)施加振次為20次的逐級(jí)荷重，以便比較兩者的差別。另一個(gè)逐步施加荷載，當(dāng)動(dòng)應(yīng)力為50kpa時(shí)并保持在該動(dòng)應(yīng)力下對(duì)試樣浸水，測(cè)定浸水后的殘余應(yīng)變，隨后再逐級(jí)加荷至試驗(yàn)結(jié)束。試后分別測(cè)定試樣的含水量及飽和度等。試樣的物理力學(xué)指標(biāo)如表1：

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1靜力試驗(yàn)

主要研究試樣在側(cè)壓力的作用下施加偏應(yīng)力為150kpa或200kpa時(shí)對(duì)試樣浸水后的強(qiáng)度變化及應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。它表現(xiàn)為：

（1）濕陷性越大，濕陷強(qiáng)度降低值越大，反之則小。

（2）浸水時(shí)的主應(yīng)力差與濕陷強(qiáng)度降低值的關(guān)系一般是大的比小的下降多。

（3）土體的濕陷強(qiáng)度降低值隨著深度的增加而減小，隨著密度的增加而減小。

3.2動(dòng)力試驗(yàn)

當(dāng)試樣變形發(fā)生突變，變形越來越大時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力振幅也發(fā)生突變，振幅變小，隨著變形增大，動(dòng)應(yīng)力振幅又增加，這明顯的變化現(xiàn)象，主要是孔壓的增加，黃土的結(jié)構(gòu)大幅度的破壞，顆粒間的有效應(yīng)力降低，促使土體的強(qiáng)度迅速降低，變形迅速增大，而相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力振幅也有所變小，隨著顆粒的重新排列形成新的土體結(jié)構(gòu)從而達(dá)到相對(duì)的穩(wěn)定，此時(shí)動(dòng)應(yīng)力的振幅又再次出現(xiàn)增加趨勢(shì)。

3.3應(yīng)力～應(yīng)變曲線

從圖1中所見，土體在靜荷載作用下的強(qiáng)度比動(dòng)荷作用下的強(qiáng)度大，不浸水作用下的強(qiáng)度比浸水作用下的強(qiáng)度大，即動(dòng)荷載對(duì)土體的破壞性比靜荷載的破壞性大。而在動(dòng)荷作用下不浸水土樣的殘余應(yīng)變隨著動(dòng)應(yīng)力的增加而增大，當(dāng)疊加在土樣上的動(dòng)應(yīng)力至一臨界值后即達(dá)到土體的屈服強(qiáng)度時(shí)，殘余應(yīng)變開始迅速增大，即使動(dòng)應(yīng)力增加很小，殘余應(yīng)變也迅速增大至破壞。但浸水后的土樣，在動(dòng)應(yīng)力較小時(shí)殘余應(yīng)變就較大，隨著動(dòng)應(yīng)力的增加，殘余應(yīng)變也急劇增大，土樣呈“鼓脹”型塑性破壞。

4 結(jié)論

4.1濕陷性黃土在荷載作用下產(chǎn)生變形的同時(shí)，它的強(qiáng)度相應(yīng)的降低至一極小值，它的大小主要與土體的結(jié)構(gòu)、成分和顆粒大小的組成有關(guān)，與浸水時(shí)偏應(yīng)力的大小有關(guān)，偏應(yīng)力大則濕陷強(qiáng)度降低值大，反之則小。

4.2黃土在不同荷載作用下，它的極限強(qiáng)度也不同，動(dòng)荷載作用下強(qiáng)度比靜荷載作用下的強(qiáng)度小，浸水飽和下的強(qiáng)度比不浸水的強(qiáng)度小，尤其在動(dòng)荷載作用下的強(qiáng)度降低更大。

4.3濕陷性黃土浸水后在動(dòng)荷載作用下產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)變?cè)斐赏馏w的崩解，而有些黃土雖然在壓縮試驗(yàn)中屬于非濕陷性黃土，但在浸水后，在動(dòng)荷載作用下也能產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)變?cè)斐赏馏w的崩解，對(duì)建筑物造成很大的危害。