唐蕓黎,黃英,賀登芳,南海宇

（昆明理工大學 電力工程學院，昆明 650500）

實際巖土體結構工程，如大壩的上下游面、壩頂部位以及邊坡、擋土墻、路基等存在大量的臨空面，臨空面上的土體處于無側限約束，其力學特性通過無側限抗壓強度來表示。土體的無側限抗壓強度是指土體在無側限約束條件下抵抗壓縮破壞的能力，是反映土體力學穩(wěn)定性的重要指標之一，受到土體的土性、含水率、干密度（壓實度）、溫度、時間、干濕循環(huán)、凍融循環(huán)等因素的影響，各種影響因素的綜合作用降低了土體的無側限抗壓強度，可能導致臨空土體發(fā)生崩塌、滑落、滑坡等工程破壞，危及工程的安全運行。因此，研究土體處于無側限條件下的強度變化規(guī)律對實際工程具有重要的指導意義。

關于土體的無側限抗壓強度特性，主要針對改良土、膨脹土、黃土、黏性土、紅土等開展了較多的研究。對于改良土，Wani等[1]研究了枯草芽孢桿菌和巴氏桿菌對軟土無側限抗壓強度的影響，結果表明，兩種細菌均能提高軟土的無側限抗壓強度，原因是方解石晶體的形成。Liu等[2]研究了凍融循環(huán)對秸稈纖維土無側限抗壓強度的影響。Chavali等[3]研究了木質素磺酸鹽對膨脹土工程性能的改善作用，結果表明，木質素磺酸鹽對膨脹土的強度特性有顯著提高，且土壤中的細粒含量決定了木質素磺酸鹽的最佳百分比。孟凡東[4]、姜彤等[5]研究了干濕循環(huán)作用對膨脹土、粉土無側限抗壓強度的影響，結果表明，隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，土體的無側限抗壓強度減小。高國紅等[6]、高建偉等[7]、慕現(xiàn)杰等[8]研究了含水率和干密度對黃土、膨脹土無側限抗壓強度的影響，結果表明，土體的無側限抗壓強度隨含水率的增大而減小，隨干密度的增大而增大。魏堯等[9]研究了含水率、凍融循環(huán)次數(shù)和凍結溫度3因素交互作用對黃土無側限抗壓強度的影響。Jotisankasa[10]對曼谷黏土進行了無側限壓縮試驗，采用土壤張力計測定了曼谷黏土的土壤吸力和有效強度參數(shù)，結果表明，曼谷黏土的無側限抗壓強度與土壤吸力之間存在正相關關系。對于紅土，王海湘[11]、陳議城等[12]研究了不同含水率對紅黏土無側限抗壓強度的影響，結果表明，隨著含水率的增大，紅黏土的無側限抗壓強度減小。石崇喜等[13]研究了不同摻砂比例對固化改良紅土的無側限抗壓強度特性的影響，結果表明，隨著摻砂比例的增加，固化改良紅土的無側限抗壓強度逐漸增大，但強度的增大存在一個最優(yōu)的摻砂比例。

云南地區(qū)紅土分布較廣，紅土是母巖經(jīng)歷不同程度的紅土化作用形成的，其物質組成成分不同于其他土類，相應的工程地質特性與其他土類也不同，且云南天氣多變，云南紅土型大壩受干—濕循環(huán)作用的影響較大。近些年來，云南干旱天氣頻發(fā)，干旱時，大壩壩坡等臨空面開裂增多、變形增大。故研究經(jīng)過先增濕后脫濕即濕—干循環(huán)作用的脫濕紅土無側限抗壓強度特性具有重大意義。筆者以濕—干循環(huán)作為控制條件，考慮濕—干循環(huán)次數(shù)、初始含水率、干密度的影響，通過室內(nèi)無側限抗壓強度試驗，研究脫濕紅土的無側限抗壓強度特性。

1 試驗設計

1.1 試驗材料

試驗紅土取自昆明世博園附近地區(qū)，根據(jù)《土工試驗規(guī)程》（SL 237—1999）[14]，測得該紅土的基本特性見表1。由表1可見，該紅土的顆粒組成主要以粉粒和黏粒為主，含量為91.3%，且粉粒含量高于黏粒含量；塑性指數(shù)為10.6，介于10.0～17.0之間；液限為42.4%，小于50.0%。該土料屬于低液限粉質紅土。

表1 紅土的基本特性Table 1 Basic characteristics of laterite

1.2 試驗方案

試驗旨在研究濕—干循環(huán)作用下脫濕紅土的無側限抗壓強度特性?？紤]濕—干循環(huán)次數(shù)T、初始含水率ω0、干密度ρd的影響，以濕—干循環(huán)作為控制條件，將經(jīng)過先增濕后脫濕的紅土稱為脫濕紅土，以脫濕紅土為研究對象，采用TSZ30-2.0型應變控制式三軸儀，開展不同影響因素下脫濕紅土的無側限抗壓強度試驗，研究濕—干循環(huán)作用下脫濕紅土的無側限抗壓強度特性。濕—干循環(huán)次數(shù)設定為0、1、2、3、4、6、8次，初始含水率設定為23.0%、25.0%、27.0%、29.0%、31.0%，干密度設定為1.30、1.33、1.36、1.39、1.42、1.45 g/cm3，增濕含水率控制為27.0%，脫濕含水率控制為15.0%，則濕—干循環(huán)幅度為12.0%（15.0%～27.0%）。且每個影響因素下均設置2個平行試樣，試驗結果取平均值。

1.3 試驗設計

1.3.1 試樣制備 素紅土樣的制備：將試驗土樣風干、研磨，過2 mm篩，按設定的初始含水率加入一定質量的蒸餾水，靜置浸潤24 h，以使土中水分分布均勻。根據(jù)設定干密度，采用分層擊實法制備直徑為39.1 mm、高度為80 mm的素紅土三軸試樣。

濕—干循環(huán)試樣的制備：濕—干循環(huán)過程按先增濕—后脫濕進行，增濕過程采用室溫自來水浸泡法進行模擬，脫濕過程采用40℃低溫烘干法進行模擬，具體的循環(huán)過程見圖1。A點為試樣的初始含水率，B、D點為脫濕含水率15.0%，C點為增濕含水率27.0%。A→B、C→D為脫濕過程，B→C為增濕過程，B→C→D即為一個濕-干循環(huán)過程。

圖1 紅土試樣濕-干循環(huán)過程示意圖Fig.1 Schematic diagram of wet-dry cycle process of laterite sample

試驗條件下，初始含水率均高于脫濕含水率，因此，先將不同初始含水率的素紅土三軸試樣（A點）放入40℃的烘箱中低溫脫濕至設定的脫濕含水率15%（B點）相對應的質量點，將試樣取出后裹上保鮮膜，放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護24 h，即完成第1次脫濕作用，作為第1次脫濕試樣。脫濕完成后，將試樣放入裝有自來水的桶中浸泡增濕至設定的增濕含水率27.0%（C點）相對應的質量點，增濕完成后，用保鮮膜包裹住，放入養(yǎng)護箱中養(yǎng)護24 h，使試樣含水分布均勻；之后，再將增濕完成后的試樣放入烘箱中脫濕至脫濕含水率15.0%（D點），即完成第2次脫濕作用，作為第2次脫濕試樣。反復的增濕—脫濕即可完成多次的濕—干循環(huán)作用，得到不同濕—干循環(huán)次數(shù)下的脫濕紅土試樣。

1.3.2 試驗過程 將濕—干循環(huán)完成后的脫濕紅土試樣安裝在TSZ30-2.0型三軸儀上，控制應變速率為0.18 mm/min，進行無側限抗壓強度試驗，試驗過程中，觀測記錄軸向力、軸向位移及試樣破壞狀態(tài)的變化。當試樣破壞即停止試驗。計算試驗的軸向應力和軸向應變，繪制出應力—應變關系曲線，分析脫濕紅土的無側限抗壓強度特性。

2 試驗結果及分析

2.1 濕-干循環(huán)次數(shù)的影響

2.1.1 應力—應變關系隨濕—干循環(huán)次數(shù)的變化圖2給出了濕—干循環(huán)作用下初始含水率ω0不同、初始干密度ρd不同時，不同濕—干循環(huán)次數(shù)T下脫濕紅土的軸向應力—應變（σ1～ε1）的變化關系。

由圖2可見，濕—干循環(huán)前（T=0次），素紅土的應力—應變關系曲線較平緩，曲線的應變軟化程度較低，峰值不明顯，壓縮過程緩慢。隨軸向應變的增大，軸向應力變化不大。濕—干循環(huán)后（T=1～8次），不同濕—干循環(huán)次數(shù)下，脫濕紅土的應力—應變關系曲線呈典型的應變軟化特征，曲線的峰值明顯，壓縮過程較快，試樣很快達到破壞，軸向應變增大到峰值以后，軸向應力急劇降低。因為濕—干循環(huán)前，素紅土樣內(nèi)部含水率較高，紅土中的游離氧化鐵等膠體溶解于水中，土體的基質吸力變小，且水分多，土粒間的連接力降低，土體相對較軟，試樣產(chǎn)生塑性破壞，不會發(fā)生坍塌，土樣較完整。濕—干循環(huán)后，脫濕紅土的含水率較低，土樣中的游離氧化鐵等膠體轉化為結晶態(tài)，土顆粒之間的黏聚力下降，土樣發(fā)生脆性破壞，受力達到一定程度后，直接坍塌，整體較破碎。

圖2 不同濕—干循環(huán)次數(shù)下紅土的應力—應變關系Fig.2 Stress-strain relationship of laterite under different wet-dry cycle times

2.1.2 峰值特征參數(shù)隨濕—干循環(huán)次數(shù)的變化

1）無側限抗壓強度隨濕—干循環(huán)次數(shù)的變化

無側限抗壓強度指的是應力—應變關系曲線上的最大軸向應力σ1f，當曲線上峰值不明顯時，取軸向應變15%所對應的軸向應力作為無側限抗壓強度（σ1f=qf）。圖3給出了脫濕紅土的無側限抗壓強度qf與濕—干循環(huán)次數(shù)T的關系，圖4給出了與圖3對應的干密度加權強度qfjρ和含水率加權強度qfjω與濕—干循環(huán)次數(shù)T的關系。加權強度指的是相同濕—干循環(huán)次數(shù)下，對不同干密度、不同初始含水率下紅土的無側限抗壓強度分別按干密度、初始含水率進行加權平均，用以衡量干密度、初始含水率對紅土無側限抗壓強度的影響，可反映出無側限條件下脫濕紅土的無側限抗壓強度隨濕—干循環(huán)次數(shù)的整體變化情況。

圖3 脫濕紅土的無側限抗壓強度與濕—干循環(huán)次數(shù)的關系Fig.3 Relationship between unconfined compressive strength of dehumidified laterite and wet-dry cycle times

圖4 脫濕紅土的加權強度與濕—干循環(huán)次數(shù)的關系Fig.4 Relationship between the weighted strength of dehumidified laterite and wet-dry cycle times

由圖3、圖4可見，不同初始干密度、不同初始含水率時，隨著濕—干循環(huán)次數(shù)的增大，脫濕紅土的無側限抗壓強度呈急劇增大—波動減小的變化趨勢。當濕—干循環(huán)次數(shù)由0次增大到1次時，無側限抗壓強度急劇增大，增大幅度為1 301.4%～2 269.7%；當濕—干循環(huán)次數(shù)由1次增大到8次時，無側限抗壓強度波動減小，減小幅度為12.9%～68.7%。其相應的干密度加權強度和含水率加權強度也呈這一變化趨勢。說明經(jīng)過濕—干循環(huán)作用，脫濕紅土的無側限抗壓強度增大。但隨著濕—干循環(huán)次數(shù)的增多，最終引起脫濕紅土的無側限抗壓強度減小。試驗條件下，脫濕1次時的無側限抗壓強度存在極大值，脫濕8次時的無側限抗壓強度仍然大于脫濕前的相應值。因為濕—干循環(huán)后，土樣的含水率下降，土體中的游離氧化物膠體由膠結態(tài)轉化為結晶態(tài)，試樣收縮，土體內(nèi)部孔隙變小，土顆粒間的分子作用力變大，土體結構緊密，抵抗外力的能力變強，脫濕紅土的無側限抗壓強度增大；但因游離氧化物狀態(tài)的轉變是不可逆的，多次濕—干循環(huán)后會使土體的結構發(fā)生損傷，脫濕紅土的峰值強度減小。

2）峰值應變隨濕—干循環(huán)次數(shù)的變化

峰值應變指的是與土體的無側限抗壓強度相對應的軸向應變。圖5給出了與圖4中脫濕紅土無側限抗壓強度相對應的峰值應變εf與濕—干循環(huán)次數(shù)T的關系，圖6給出了與圖5對應的干密度加權峰值應變εfjρ和含水率加權峰值應變εfjω與濕—干循環(huán)次數(shù)T的關系。加權峰值應變指的是相同濕—干循環(huán)次數(shù)下，對不同干密度、初始含水率下紅土的峰值應變按干密度、不同初始含水率進行加權平均，用以衡量干密度、初始含水率對紅土峰值應變的影響，可反映出無側限條件下脫濕紅土的峰值應變隨濕—干循環(huán)次數(shù)的整體變化情況。

由圖5、圖6可見，不同初始干密度、不同初始含水率下，隨著濕—干循環(huán)次數(shù)的增大，脫濕紅土的峰值應變呈波動性減小趨勢，相對應的干密度加權峰值應變和含水率加權峰值應變也呈相同的變化趨勢。相比脫濕前，濕—干循環(huán)次數(shù)次數(shù)較少時，峰值應變快速減小，減小幅度為0.0%～46.7%；脫濕次數(shù)較多時，峰值應變有所增大，但仍然小于脫濕前的相應值。說明不論初始干密度和初始含水率的大小如何，濕—干循環(huán)作用都降低了紅土達到破壞時的峰值應變，相比濕—干循環(huán)前，濕—干循環(huán)后的紅土在應變更小時就達到破壞。但多次濕—干循環(huán)后，紅土達到破壞時的應變有所增大。試驗條件下，脫濕1～2次時，加權峰值應變存在極小值；脫濕8次時的峰值應變?nèi)匀恍∮诿摑袂暗南鄳怠Ｒ驗闈瘛裳h(huán)后，土樣內(nèi)部的含水率較低，土顆粒之間的黏聚力下降，土體很快就達到破壞，對應的峰值應變減小。且隨著脫濕次數(shù)的增加，土體內(nèi)部結構重新排列分布，破壞時的應變有所增大，但相較于濕—干循環(huán)前，土體內(nèi)部結構有損傷，峰值應變更小。

圖5 脫濕紅土的峰值應變與濕—干循環(huán)次數(shù)的關系Fig.5 Relationship between peak strain of dehumidified laterite and wet-dry cycle times

圖6 脫濕紅土的加權峰值應變與濕—干循環(huán)次數(shù)的關系Fig.6 Relationship between the weighted peak strain of dehumidified laterite and wet-dry cycle times

2.2 初始含水率的影響

2.2.1 應力—應變關系隨初始含水率的變化 圖7給出了濕—干循環(huán)作用下，干密度ρd為1.39 g/cm3，濕—干循環(huán)次數(shù)T為0、8次時，不同初始含水率ω0下脫濕紅土的軸向應力—軸向應變（σ1-ε1）關系。圖8給出了濕—干循環(huán)作用下，干密度ρd為1.39 g/cm3，濕—干循環(huán)次數(shù)T為0、8次時，初始含水率ω0分別為23.0%、31.0%的脫濕紅土破壞圖像。

圖7 不同初始含水率下脫濕紅土的應力—應變關系Fig.7 Stress-strain relationship of dehumidified laterite under different initial moisture content

圖7表明，濕—干循環(huán)前（T=0次），不同初始含水率下，脫濕紅土的應力—應變關系曲線均為應變軟化型。當初始含水率較低時（ω0=23.0%～25.0%），脫濕紅土的應力—應變關系曲線呈典型的應變軟化型特征，峰值明顯，達到破壞后的軸向應力急劇降低，土樣呈脆性破壞（圖8（a））。隨著初始含水率的增大（ω0=27.0%～31.0%），脫濕紅土的應力—應變關系曲線的應變軟化程度降低，曲線“下移”，破壞速度減慢，破壞后沒有坍塌，有一條裂縫貫穿土樣，且伴有土體脫落的現(xiàn)象（圖8（b））。

濕—干循環(huán)后（T=8次），不同初始含水率下，脫濕紅土的應力—應變關系曲線為典型的應變軟化型曲線，曲線頂“上移”，曲線的峰值強度明顯，壓縮過程較快，達到破壞后，軸向應力急劇下降，土樣坍塌，發(fā)生脆性破壞（圖8（c）、（d））。相比脫濕前，脫濕后紅土的應力—應變關系曲線軟化程度較高，峰值強度更明顯，壓縮過程更快，達到破壞后軸向應力的下降速度也較快。

圖8 不同初始含水率下紅土試樣的破壞形態(tài)Fig.8 Failure modes of laterite samples with different initial water contents

因為當含水率較低時，土體中水分子被礦物質吸附形成強結合水膜，強結合水膜具有較高的黏滯性，此時水分子與黏土礦物片、微晶態(tài)游離氧化鐵吸附在一起形成一個穩(wěn)定的團粒結構，且強結合水膜較薄，團粒間的分子間引力較大，團粒間膠結作用較強，紅土具有較強的抵抗變形能力，無側限抗壓強度較高；隨著含水率的不斷增大，土中水以弱結合水膜的形式存在于團粒間，弱結合水膜較厚，由于水膜的楔入作用，團粒間的距離變大，分子間引力變小，團粒間膠結力大大降低，紅土抵抗變形的能力減弱，無側限抗壓強度減小。濕—干循環(huán)后，土體中的水分遷出，土體內(nèi)孔隙變多，土體更易被壓縮且壓縮后土體更密實，承載力更高，無側限抗壓強度增大。

2.2.2 峰值特征參數(shù)隨初始含水率的變化

1）無側限抗壓強度隨初始含水率的變化

圖9給出了脫濕紅土的無側限抗壓強度qf以及循環(huán)次數(shù)加權強度qfjT與初始含水率ω0的關系。循環(huán)次數(shù)加權強度指的是相同干密度下，對不同濕—干循環(huán)次數(shù)下紅土的無側限抗壓強度分別按濕—干循環(huán)次數(shù)進行加權平均，用以衡量濕—干循環(huán)次數(shù)對無側限抗壓強度的影響，可反映出無側限條件下脫濕紅土的無側限抗壓強度隨初始含水率的整體變化情況。

圖9 脫濕紅土的無側限抗壓強度與初始含水率的關系Fig.9 Relationship between unconfined compressive strength of dehumidified laterite and initial moisture content

圖9表明，濕—干循環(huán)前，當初始含水率由23.0%增大到31.0%時，紅土的無側限抗壓強度減小了76.5%。濕—干循環(huán)后，隨初始含水率的增大，各濕—干循環(huán)次數(shù)下脫濕紅土的無側限抗壓強度呈增大趨勢。當初始含水率由23.0%增大到31.0%時，濕—干循環(huán)次數(shù)在1～8次之間，脫濕紅土的無側限抗壓強度增大26.7%～53.0%，相應的循環(huán)次數(shù)加權強度平均增大了39.2%。

因為濕—干循環(huán)前，當含水率較小時，土體含水較少，土顆粒與水分子間形成分子間作用力較強的強結合水膜，抵抗外力的能力較強，無側限抗壓強度較大，但缺少水的潤滑作用，破壞后土體直接坍塌，破壞形式為明顯的脆性破壞；當初始含水率增大時，紅土中的游離氧化物溶解于水中，膠結作用使紅土形成團粒結構，黏聚力增大，土體破壞后不會發(fā)生坍塌，只會發(fā)生錯位，且水膜的楔入作用使土體抵抗變形的能力減弱，無側限抗壓強度減小。濕—干循環(huán)后，紅土中的游離氧化物一部分由膠結狀態(tài)轉化為結晶態(tài)，一部分隨著紅土試樣中的水分流出而流失，轉化為結晶態(tài)的游離氧化物在土顆粒表明形成“包膜”，內(nèi)摩擦力增大。且循環(huán)后土體的孔隙變大，壓縮后土體更加密實，抵抗變形的能力增強，無側限抗壓強度增大；且當初始含水率越大，脫濕水分就越多，狀態(tài)發(fā)生轉變的游離氧化物就越多，孔隙變化也越大，壓縮后土體更密實，無側限抗壓強度更大。多次濕—干循環(huán)后，土體中的大顆粒被沖刷成粒徑較小的小顆粒，紅土試樣內(nèi)部裂縫增多，土體的結構受損，無側限抗壓強度減小。

2）峰值應變隨初始含水率的變化

圖10給出了脫濕紅土的無側限抗壓強度qf相對應的峰值應變εf以及循環(huán)次數(shù)加權峰值應變εfjT與初始含水率ω0的關系。循環(huán)次數(shù)加權峰值應變指的是，相同干密度下，對不同濕—干循環(huán)次數(shù)下紅土的峰值應變按濕—干循環(huán)次數(shù)進行加權平均，用以衡量濕—干循環(huán)次數(shù)對紅土峰值應變的影響，可反映出無側限條件下脫濕紅土的峰值應變隨初始含水率的整體變化情況。

圖10 脫濕紅土的峰值應變與初始含水率的關系Fig.10 Relationship between peak strain of dehumidified laterite and initial moisture content

圖10表明，濕—干循環(huán)前，當初始含水率由23.0%增大到31.0%時，紅土的峰值應變呈波動性增大，增幅為13.3%。濕—干循環(huán)后，隨初始含水率的增大，各個濕—干循環(huán)次數(shù)下紅土的峰值應變增大。當初始含水率由23.0%增大到31.0%時，濕—干循環(huán)次數(shù)在1～8次之間，脫濕紅土的峰值應變增大了24.0%～87.5%，相應的循環(huán)次數(shù)加權峰值強度平均增大了53.4%。

因為隨著初始含水率的增大，紅土試樣中的水分增大，孔隙減小，土顆粒的黏結力增大，土體壓密速度減慢，土樣更易發(fā)生塑性破壞，破壞后峰值強度所對應的峰值應變增大。濕—干循環(huán)后，水分遷入和遷出土體引起土體內(nèi)部顆粒的重分布，且初始含水率越大，濕—干循環(huán)過程中遷入和遷出的水分就越多，濕—干循環(huán)后土體結構越緊密，對應的峰值應變增大。

2.3 干密度的影響

2.3.1 應力—應變關系隨干密度的變化 圖11給出了濕—干循環(huán)作用下初始含水率ω0為27.0%，濕—干循環(huán)次數(shù)T為0、6次時，不同干密度ρd下脫濕紅土的軸向應力—應變（σ1-ε1）關系。

圖11 不同干密度下脫濕紅土的應力—應變關系Fig.11 Stress-strain relationship of dehumidified laterite under different dry densities

圖11表明，濕—干循環(huán)前（T=0次），不同干密度下，素紅土的應力—應變關系曲線呈應變軟化型。當干密度較小時（ρd≤1.36 g/cm3），紅土的應力—應變關系曲線較平緩，應變軟化程度較低，峰值不明顯，破壞速度較慢，試樣產(chǎn)生塑性破壞。因為當干密度較小時，紅土試樣較松散，孔隙率大，試樣壓縮慢，破壞速度較慢，抵抗變形的能力弱。隨著干密度 的 增 大（ρd≥1.39 g/cm3），曲 線 逐 漸“上 移”“左移”，峰值明顯，破壞速度較快。

濕—干循環(huán)后（T=6次），脫濕紅土的應力—應變關系曲線為明顯的應變軟化型，峰值強度明顯，壓縮過程較快，達到破壞后，軸向應力急劇減小。且隨著干密度的增大，曲線“上移”，峰值強度增大。相比脫濕前，脫濕后紅土的應力—應變關系曲線的軟化程度更高，峰值強度更明顯，破壞速度更快。

因為干密度增大，土體的密實度增大，土體間的孔隙減小，土顆粒之間的接觸面積和相互之間的咬合力增大，土體抵抗變形破壞的能力增強，土體的無側限抗壓強度增強，且試樣的初始含水率為27.0%是試驗土樣的最優(yōu)含水率，結構性較好，土體的破壞形式為塑性破壞，破壞后土體不會坍塌。脫濕后土體較硬，土體顆粒間黏聚力較低，土樣發(fā)生脆性破壞，破壞后土樣直接坍塌。且干密度越大，相同體積下所含土顆粒越多，抵抗變形的能力越強。濕—干循環(huán)后，土體中的水分減少，孔隙增大，土體更容易被壓縮，壓縮后的結構更密實，抵抗變形破壞的能力越強。

2.3.2 峰值特征參數(shù)隨干密度的變化

1）無側限抗壓強度隨干密度的變化

圖12給出了脫濕紅土的無側限抗壓強度qf、循環(huán)次數(shù)加權強度qfjT與干密度ρd的關系。循環(huán)次數(shù)加權強度指的是相同初始含水率下，對不同濕—干循環(huán)次數(shù)下紅土的無側限抗壓強度分別按濕—干循環(huán)次數(shù)進行加權平均，用以衡量濕—干循環(huán)次數(shù)對無側限抗壓強度的影響，可反映出無側限條件下脫濕紅土的無側限抗壓強度隨干密度的整體變化情況。

圖12 脫濕紅土的無側限抗壓強度與干密度的關系Fig.12 Relationship between unconfined compressive strength of dehumidified laterite and dry density

圖12表明，隨干密度的增大，濕—干循環(huán)前后，紅土的無側限抗壓強度呈增大的變化趨勢，相應的循環(huán)次數(shù)加權強度也呈相同的變化趨勢。當干密度從1.30 g/cm3增大到1.45 g/cm3時，濕—干循環(huán)前，紅土的峰值強度增大了111.7%；濕—干循環(huán)后，濕—干循環(huán)次數(shù)在1～8次之間，脫濕紅土的無側限抗壓強度增大了89.8%～202.7%，相應的循環(huán)次數(shù)加權強度平均增大了162.8%。說明不論濕—干循環(huán)前后，土體的干密度越大，密實程度越高，抵抗外荷載的能力越強，相應的無側限抗壓強度越大。試驗條件下，脫濕后的含水率（15.0%）遠遠低于初始含水率（23.0%～31.0%），所以，濕—干循環(huán)作用顯著提高了紅土的無側限抗壓強度。

2）峰值應變隨干密度的變化

圖13給出了與圖12中脫濕紅土的峰值強度qf對應的峰值應變εf以及循環(huán)次數(shù)加權峰值應變εfjT與干密度ρd的關系。循環(huán)次數(shù)加權峰值應變是指相同初始含水率下，對不同濕—干循環(huán)次數(shù)下紅土的峰值應變按濕—干循環(huán)次數(shù)進行加權平均，用以衡量濕—干循環(huán)次數(shù)對紅土峰值應變的影響，可反映出無側限條件下脫濕紅土的峰值應變隨干密度的整體變化情況。

圖13 脫濕紅土的峰值應變與干密度的關系Fig.13 Relationship between peak strain of dehumidified laterite and dry density

圖13表明，濕—干循環(huán)前后，隨干密度的增大，紅土的峰值應變呈波動性增減的變化趨勢，相應的循環(huán)次數(shù)加權峰值應變呈相同的變化趨勢。當干密度從1.30 g/cm3增大到1.45 g/cm3時，濕—干循環(huán)前，紅土的峰值應變增大了11.8%；濕—干循環(huán)后，濕—干循環(huán)次數(shù)在1～8次之間，脫濕紅土的峰值應變的變化幅度為-25.0%～46.6%，相應的循環(huán)次數(shù)加權峰值強度平均增大了5.7%。試驗條件下，干密度為1.36 g/cm3時，循環(huán)次數(shù)加權峰值應變存在極小值；但干密度達到1.45 g/cm3時，循環(huán)次數(shù)加權峰值應變大于干密度為1.30 g/cm3時。說明隨著干密度的增大，紅土的峰值應變增大。因為當干密度增大時，相同體積下土顆粒的含量越多，孔隙越少，土體越密實，抵抗變形的能力越強，相應的峰值應變越大。

3 結論

1）經(jīng)歷濕—干循環(huán)作用后，脫濕紅土的應力—應變關系曲線呈典型的應變軟化型特征。相比濕—干循環(huán)前，濕—干循環(huán)后紅土的應力—應變關系曲線的應變軟化特征更為明顯。濕—干循環(huán)作用提高了紅土的無側限抗壓，減小了峰值應變。隨著濕—干循環(huán)次數(shù)的增大，脫濕紅土的無側限抗壓強度呈減小趨勢，相對應的峰值應變呈增大趨勢。

2）不同初始含水率下，脫濕紅土的應力—應變關系曲線均呈應變軟化型。隨著初始含水率的增大，濕—干循環(huán)前，紅土的無側限抗壓強度呈減小趨勢；而濕—干循環(huán)后，脫濕紅土的無側限抗壓強度呈增大趨勢，濕—干循環(huán)前后的峰值應變呈增大趨勢。

3）不同干密度下，脫濕紅土的應力—應變關系曲線均呈應變軟化型。隨著干密度的增大，濕—干循環(huán)前后紅土的無側限抗壓強度增大，相對應的峰值應變也呈增大趨勢。