王亮亮，王照騰，田建勝，林宇亮，于明暉

(1.中國礦業(yè)大學(xué) 深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 徐州 221116；2.中國礦業(yè)大學(xué) 力學(xué)與土木工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116；3.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

膨脹土是一種富含脹縮性蒙脫石、伊利石等礦物成分的特殊黏性土[1],常因其濕脹干縮特性而導(dǎo)致邊坡破壞、構(gòu)筑物損失等病害[2],在我國20多個(gè)省市和地區(qū)均有分布[3-4]。隨著我國北方基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加速進(jìn)行,遭遇的季節(jié)性凍土區(qū)膨脹土工程問題日趨增多。受反復(fù)濕脹干縮與凍脹融縮影響,膨脹土邊坡及其防護(hù)體系病害呈現(xiàn)出發(fā)生早、比例高、反復(fù)性等特點(diǎn)[5];北疆某輸水渠道膨脹土邊坡因“凍融”“干濕”引起強(qiáng)度衰減從而導(dǎo)致滑坡問題頻發(fā)[6]。

周期性凍融作用下膨脹土力學(xué)性能衰減問題引起了巖土工作者的重視,并成為膨脹土的研究方向之一。文獻(xiàn)[7-9]發(fā)現(xiàn)不同初始濕度狀態(tài)下的膨脹土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度,彈性模量在凍融循環(huán)作用下存在不可忽視的衰減現(xiàn)象。甘發(fā)達(dá)[10]發(fā)現(xiàn)延吉飽和弱膨脹土在周期性凍融循環(huán)作用下,出現(xiàn)大量的裂縫,靜強(qiáng)度、彈性模量、抗剪強(qiáng)度、內(nèi)摩擦角、黏聚力均發(fā)生衰減,且圍壓越大,靜強(qiáng)度、彈性模量越大。Lu等[11]發(fā)現(xiàn)周期性凍融作用下南水北調(diào)線路某路塹邊坡膨脹土無側(cè)限壓縮應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)為“軟化型”,在首次凍融循環(huán)后彈性模量和破壞強(qiáng)度衰減顯著。Tang等[12]采用擾動狀態(tài)概念,建立凍融作用下膨脹土的應(yīng)力-應(yīng)變統(tǒng)一量化表征模型。Cong等[13]以佳木斯膨脹土為研究對象,發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)后膨脹土的應(yīng)力松弛特性,并基于擾動狀態(tài)概念提出了膨脹土凍融循環(huán)應(yīng)力松弛模型。Zhao等[14]根據(jù)齊齊哈爾膨脹土的干濕與凍融共同作用壓縮試驗(yàn)成果,利用Konder雙曲線模型建立了考慮凍融循環(huán)、干濕循環(huán)及其耦合作用影響的歸一化應(yīng)力-應(yīng)變曲線。此外,部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)在膨脹土中添加水泥[15]、鋼渣粉水泥[16]、相變材料[17]等可以有效抑制因凍融導(dǎo)致的土體強(qiáng)度衰減。

綜上所述,現(xiàn)有研究主要集中在深季節(jié)性凍土區(qū)(如新疆、東北地區(qū))膨脹土工程特性隨凍融循環(huán)演化方面,而淺季節(jié)性凍土區(qū)膨脹土工程特性的凍融效應(yīng)尚未引起關(guān)注。以河南平頂山地區(qū)為代表的淺季節(jié)凍土區(qū)夏季綿長、炎熱、潮濕;冬季氣溫相對較低,常有降雪,雖然一年中氣溫通常在-3～31 ℃之間變化,但極端低溫卻時(shí)有發(fā)生,統(tǒng)計(jì)資料顯示,在1999年—2021年間出現(xiàn)3次-15 ℃極端低溫。盡管地處氣候邊緣地帶的極端低溫重現(xiàn)間隔周期較長,但這種非連續(xù)性的凍融作用同樣會對淺表層膨脹土力學(xué)行為造成影響[18],工程建設(shè)中若忽視這種影響必將降低邊坡防護(hù)措施的有效性,特別是對高速鐵路的安全運(yùn)營造成潛在風(fēng)險(xiǎn),亟待開展研究。

為此,開展不同壓實(shí)系數(shù)(0.85、0.90、0.95)膨脹土在反復(fù)凍結(jié)融化作用下的力學(xué)行為演化規(guī)律研究,并基于Konder雙曲線模型構(gòu)建周期性凍融作用下膨脹土應(yīng)力差與應(yīng)變關(guān)系的量化表征模型,為淺季凍區(qū)膨脹土相關(guān)工程建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐[19]。

1 試樣制備及試驗(yàn)方案

1.1 重塑膨脹土試樣制備

試驗(yàn)所用膨脹土為取自位于氣候邊緣地帶的平頂山地區(qū),土體顏色為棕紅～黃褐色且間夾雜色黏性土,含豆?fàn)铊F錳質(zhì)結(jié)核(平均粒徑約10～40 mm)。原位土體總體處于硬塑、堅(jiān)硬狀態(tài),取樣過程中土體極易沿夾雜礦物界面分離。自由膨脹率測試均值為75%,土樣蒙脫石含量測試結(jié)果為8%～17.5%,具有一定的波動性。根據(jù)TB 10038—2012《鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程》[20]分類標(biāo)準(zhǔn),擬將土體膨脹性等級判定為弱至中等膨脹性[21](可結(jié)合工程項(xiàng)目的重要性,從安全角度綜合選用)。采用單次靜壓成型法制備標(biāo)準(zhǔn)三軸試樣,膨脹土凍融試驗(yàn)方案見表1。

表1 膨脹土凍融試驗(yàn)方案

1.2 試驗(yàn)方案

1)凍融溫度邊界值確定。河南省平頂山地區(qū)近20年來1月極端氣溫變化曲線見圖1。由圖1可知,當(dāng)?shù)丨h(huán)境極端氣溫為-15～-6 ℃,考慮到凍融循環(huán)可能會對淺層膨脹土的工程特性造成影響及最不利凍融條件,以-15 ℃作為凍結(jié)溫度,以20 ℃作為融化溫度。

圖1 平頂山地區(qū)1月極端氣溫

不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土內(nèi)摩擦角隨凍融次數(shù)的發(fā)展規(guī)律見圖5(b)。由圖5(b)可知,土體經(jīng)歷的凍融次數(shù)相同時(shí),內(nèi)摩擦角隨著壓實(shí)系數(shù)的增加而大幅度提高,初始狀態(tài)試樣(NFT=0)的內(nèi)摩擦角分別為10.03°(k=0.85)、14.87°(k=0.90)、15.85°(k=0.95);不同密實(shí)狀態(tài)下的土體內(nèi)摩擦角均在前3次凍融過程中存在較大幅度波動現(xiàn)象,但第4次凍融循環(huán)后呈現(xiàn)出相對穩(wěn)定的增長趨勢,且壓實(shí)系數(shù)越大,增幅越小;經(jīng)過10次凍融循環(huán)后內(nèi)摩擦角的增長幅度分別為29.3%(k=0.85)、15.3%(k=0.90)、10.3%(k=0.95)。內(nèi)摩擦角增大的原因可能是膨脹土試樣在經(jīng)凍融循環(huán)后,試樣顆粒之間產(chǎn)生大量微裂紋,且壓實(shí)系數(shù)越小微裂紋越多,在三軸壓縮剪切過程中,土顆粒之間的咬合、嵌鎖現(xiàn)象增強(qiáng),出現(xiàn)土體內(nèi)摩擦角增大的現(xiàn)象。

不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨凍融次數(shù)發(fā)展規(guī)律見圖5(a)。由圖5(a)可知,不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土黏聚力隨著凍融循環(huán)作用的衰減趨勢總體相似,膨脹土的黏聚力c為

3)三軸剪切試驗(yàn)。為了避免排水固結(jié)與周期性凍融作用產(chǎn)生交互作用,對試樣力學(xué)性能造成影響,故采用TSZ-6型全自動三軸儀在100、200、300 kPa三種圍壓下對未凍融、不同凍融次數(shù)后的膨脹土試樣進(jìn)行剪切試驗(yàn)(UU)。加載速率為0.8 mm/min且軸向應(yīng)變達(dá)到20%時(shí)試驗(yàn)結(jié)束。并按照相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線,計(jì)算經(jīng)歷不同凍融次數(shù)后膨脹土的破壞強(qiáng)度σf、彈性模量E、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)φ。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 膨脹土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系隨壓實(shí)系數(shù)與凍融次數(shù)變化規(guī)律

設(shè)上行和下行的彈性系數(shù)α=0.3，β=0.2，分別在無突發(fā)事件、價(jià)格穩(wěn)定和價(jià)格隨機(jī)突等多種狀況下，運(yùn)用Wolfram Mathematic判斷供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)狀況，并計(jì)算供應(yīng)鏈各企業(yè)的期望收益和最優(yōu)策略，相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表1.

今天，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，印刷業(yè)又迎來了“數(shù)與網(wǎng)”時(shí)代，互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)改變著信息傳播和呈現(xiàn)的途徑、方式和手段，傳統(tǒng)紙媒體產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷受到?jīng)_擊和嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，市場需求空間被不斷壓縮和蠶食。不僅如此，傳統(tǒng)印刷產(chǎn)業(yè)在經(jīng)歷了20世紀(jì)的黃金發(fā)展期后，已進(jìn)入產(chǎn)能相對過剩、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、技術(shù)升級、經(jīng)濟(jì)增長方式發(fā)生重大變化、增速放緩等多重因素影響的關(guān)鍵時(shí)期。這種形勢，使為數(shù)不少的印刷從業(yè)者陷入迷茫狀態(tài)，傳統(tǒng)印刷企業(yè)如何應(yīng)對這種局面，下一步究竟如何發(fā)展，印刷產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展道路在哪里？這是印刷產(chǎn)業(yè)界急需進(jìn)行深入研究并作出回答的問題。

“嘿嘿，太平本是將軍定，哪個(gè)將軍見太平？本將軍平定天下，功高勞苦，想不到功勞越大，越是不能安享太平?！睂④娍嘈χ?，頹然問道，“沉淵樓什么時(shí)候也肯殺忠臣良將了？”

圖2 不同密實(shí)狀態(tài)下膨脹土(σ1-σ3)～ε曲線隨凍融循環(huán)的發(fā)展規(guī)律

2.2 不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土破壞強(qiáng)度隨凍融循環(huán)的變化規(guī)律

破壞強(qiáng)度是表征土體極限承載能力的重要指標(biāo),應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線存在明顯峰值時(shí)以曲線峰值點(diǎn)對應(yīng)的應(yīng)力作為破壞強(qiáng)度,或應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線為“硬化型”時(shí)取軸向應(yīng)變15%對應(yīng)的應(yīng)力值作為破壞強(qiáng)度。不同壓實(shí)系數(shù)膨脹土破壞強(qiáng)度σf與凍融次數(shù)NFT關(guān)系曲線見圖3。由圖3可知,膨脹土破壞強(qiáng)度隨凍融次數(shù)增長的衰減規(guī)律總體上相似,根據(jù)試驗(yàn)獲得的土體破壞強(qiáng)度σf為

土體三軸剪切試驗(yàn)(UU)應(yīng)力-應(yīng)變曲線通常有應(yīng)變硬化型、應(yīng)變軟化型及理想彈塑性3種類型。為了得到周期性凍融循環(huán)作用下膨脹土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系表征模型,以初始壓實(shí)系數(shù)為0.90的試驗(yàn)組為例,進(jìn)行統(tǒng)一化處理。由圖2(d)～圖2(f)可知,在初始壓實(shí)系數(shù)為0.90的試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線均為應(yīng)變硬化型曲線,其關(guān)系可以采用Konder提出的雙曲線模型進(jìn)行描述,其表達(dá)式為

由圖3可知:經(jīng)過相同凍融次數(shù)的膨脹土破壞強(qiáng)度隨著圍壓、初始壓實(shí)系數(shù)的增加而逐漸增大;較低初始壓實(shí)系數(shù)k=0.85時(shí),σf與NFT關(guān)系曲線近似呈指數(shù)型負(fù)相關(guān)性。經(jīng)過10次凍融循環(huán)后,破壞強(qiáng)度衰減為未凍融試樣的69.4%(σ3=100 kPa)、74.6%(σ3=200 kPa)、78.7%(σ3=300 kPa)。高初始壓實(shí)系數(shù)k=0.90、0.95時(shí),首次凍融作用導(dǎo)致的膨脹土破壞強(qiáng)度衰減幅度最大,但這種衰減幅度隨著土體初始壓實(shí)系數(shù)k增加而逐漸縮小;k=0.90時(shí)首次凍融衰減幅度分別為12.2%(σ3=100 kPa)、9.3%(σ3=200 kPa)、12.1%(σ3=300 kPa),k=0.95時(shí)首次衰減幅度分別為9.2%(σ3=100 kPa)、7.1%(σ3=200 kPa)、5.9%(σ3=300 kPa);經(jīng)過10次凍融作用后,破壞強(qiáng)度僅為初始狀態(tài)的77.6%～89.8%(k=0.90),80.3%～85.9%(k=0.95)。不同密實(shí)狀態(tài)下膨脹土破壞強(qiáng)度與凍融次數(shù)關(guān)系曲線擬合結(jié)果見表2。

圖3 不同初始壓實(shí)系數(shù)下膨脹土破壞強(qiáng)度隨凍融次數(shù)的變化規(guī)律

σf=A+Be-NFT/C

( 1 )

式中:A、B、C均為試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合參數(shù);NFT為凍融循環(huán)次數(shù)。

馬克思指出，人們的“需要即他們的本性”，“你自己的本質(zhì)即你的需要”。所以說，需要是工程師恪守工程倫理，進(jìn)行工程創(chuàng)新的動力，是他們實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展的源泉。工程師從事工程活動不僅為了滿足自己生活資料的需要，而且也是為了滿足精神層面和社會層面的需要?；诖耍诠こ虃惱斫逃?，要偏重于精神的需要，培養(yǎng)工程師的“普世”情懷，讓他們在工程活動中心系“廣大民眾”，以民眾的最大福祉為工程活動的出發(fā)點(diǎn)。讓他們的心理需要和心理特征與大眾融合，讓他們的活動迎合社會的基本價(jià)值觀念，使工程活動在滿足人類需要的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工程最大的“善”，即工程與人、自然、社會的和諧共生。這才是工程倫理教育最終的歸宿。

采用SPSS15.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對本研究所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，（±s）表示計(jì)量資料，采用t檢驗(yàn)，率（%）表示計(jì)數(shù)資料，采用χ2檢驗(yàn)，差異有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義以P＜0.05表示。

表2 膨脹土破壞強(qiáng)度與凍融次數(shù)擬合關(guān)系

2.3 不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土彈性模量隨凍融循環(huán)的變化規(guī)律

彈性模量進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的重要指標(biāo)之一[18]。依據(jù)Lee等[23]、胡田飛等[24]的研究成果,并結(jié)合凍融循環(huán)后膨脹土應(yīng)力-應(yīng)變曲線特點(diǎn),采用(σ1-σ3)～ε關(guān)系曲線起點(diǎn)與軸向應(yīng)變ε=1%所對應(yīng)應(yīng)力曲線點(diǎn)之間的斜率作為彈性模量。不同初始壓實(shí)系數(shù)下膨脹土彈性模量隨凍融次數(shù)與圍壓的發(fā)展規(guī)律見圖4,由圖4可知:高初始壓實(shí)系數(shù)k=0.95時(shí),膨脹土彈性模量在首次凍融循環(huán)后衰減幅度最大,為32.43%(σ3=300 kPa)～48.07%(σ3=100 kPa);彈性模量衰減幅度最為顯著的是前3次凍融循環(huán),5～10次凍融循環(huán)過程中,衰減幅度逐漸降低且開始逐漸趨于穩(wěn)定;10次凍融作用后彈性模量隨著圍壓增加而增大,而其衰減幅度卻隨圍壓增加逐漸減小,即50.67%(σ3=300 kPa)～65.32%(σ3=100 kPa)。隨著壓實(shí)系數(shù)降低為0.85和0.90時(shí),在周期性凍融作用下,膨脹土試樣彈性模量波動幅度增大;前5次凍融作用是導(dǎo)致彈性模量衰減的主要原因,而后凍融循環(huán)過程中,彈性模量衰減幅度逐漸減小;在10次凍融循環(huán)后,彈性模量尚未穩(wěn)定,其中,當(dāng)k=0.85時(shí),為初始狀態(tài)的59.42%(σ3=100 kPa)、90.31%(σ3=200 kPa)、80.56%(σ3=300 kPa),當(dāng)k=0.90時(shí),為初始狀態(tài)的62.35%(σ3=100 kPa)、65.92%(σ3=200 kPa)、57.96%(σ3=300 kPa)。

各密實(shí)狀態(tài)下膨脹土(σ1-σ3)～ε關(guān)系曲線隨凍融過程的變化規(guī)律見圖2。圖2中,σ1為軸向應(yīng)力;σ3為圍壓;σ1-σ3為主應(yīng)力差;k為壓實(shí)系數(shù)。由圖2可知:①k=0.85、0.90的試驗(yàn)組膨脹土主應(yīng)力差隨軸向應(yīng)變的發(fā)展曲線簇呈現(xiàn)“應(yīng)變硬化型”,且圍壓越大,硬化趨勢越強(qiáng);k=0.95的試驗(yàn)組膨脹土(σ1-σ3)～ε線簇在低圍壓時(shí)為弱“應(yīng)變軟化型”,并隨著圍壓增大逐漸過渡為弱“應(yīng)變硬化型”;②圍壓不變時(shí)相同軸向應(yīng)變對應(yīng)的主應(yīng)力差總體上隨著初始壓實(shí)系數(shù)的增加而增大;③同一壓實(shí)系數(shù)的膨脹土,相同軸向應(yīng)變對應(yīng)的主應(yīng)力差隨凍融次數(shù)增加而減小,應(yīng)力衰減幅度隨凍融次數(shù)增加而逐次降低,但這種逐次衰減幅度幾乎不受土體初始壓實(shí)系數(shù)的影響。

圖4 不同壓實(shí)系數(shù)條件下膨脹土彈性模量隨凍融次數(shù)與圍壓的發(fā)展規(guī)律

2.4 不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨凍融循環(huán)的發(fā)展規(guī)律

2.4.1 黏聚力隨凍融次數(shù)的發(fā)展規(guī)律

具體步驟為:為盡量減少凍融過程膨脹土試樣表層水分蒸發(fā)量,利用塑料保鮮膜將預(yù)制好的膨脹土三軸試樣包裹起來并編號,凍融作用在凍融循環(huán)實(shí)驗(yàn)箱(溫控精度:±0.5 ℃)的中進(jìn)行試;將實(shí)驗(yàn)箱溫度調(diào)至-15 ℃后運(yùn)行10 min,確保箱內(nèi)環(huán)境溫度達(dá)到均衡,放入膨脹土三軸試樣開始凍結(jié)作用,期間間隔20 min快速測量一次試樣軸向與徑向尺寸直至達(dá)到變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),且總凍結(jié)時(shí)間不少于8 h;凍結(jié)過程結(jié)束后調(diào)整實(shí)驗(yàn)箱溫度至20 ℃開始融化過程,試樣變形測量頻率同凍結(jié)過程直至達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),且總?cè)诨瘯r(shí)間不少于8 h。

圖5 不同密實(shí)狀態(tài)膨脹土抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨凍融次數(shù)發(fā)展規(guī)律

c=D+Ee-NFT/F

( 2 )

式中:D、E、F為通過試驗(yàn)得到的參數(shù)。

經(jīng)過同樣次數(shù)凍融作用后的膨脹土黏聚力c隨初始壓實(shí)系數(shù)k增加而增大;同一壓實(shí)狀態(tài)試驗(yàn)組膨脹土黏聚力隨凍融次數(shù)增加而快速衰減,但衰減幅度逐漸次縮小;黏聚力快速衰減階段主要集中在前2次凍融循環(huán),且衰減幅度隨著壓實(shí)系數(shù)的增大而逐漸增大,分別為未凍融狀態(tài)的88.4%(k=0.85)、83.1%(k=0.90)、75.8%(k=0.95),凍融循環(huán)作用下膨脹土黏聚力總體上呈指數(shù)型小幅波動衰減趨勢;經(jīng)過10次凍融循環(huán)后膨脹土的黏聚力進(jìn)一步衰減為未凍融狀態(tài)的60.3%(k=0.85)、72.5%(k=0.90)、75.2%(k=0.95)。

2.4.2 內(nèi)摩擦角隨凍融次數(shù)的發(fā)展規(guī)律

2)凍融變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與具體步驟。依據(jù)TB 10102—2010《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》[22]的規(guī)定,試樣2 h內(nèi)變形量小于0.05 mm視為變形穩(wěn)定,為提高試驗(yàn)精度,本次采用的試樣變形凍融穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為每2 h不大于0.01 mm,共進(jìn)行10次凍融循環(huán)。

3 周期性凍融作用下膨脹土統(tǒng)一應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

實(shí)施最嚴(yán)格水資源管理，落實(shí)三條紅線，須大力發(fā)展水利科學(xué)技術(shù)，切實(shí)提高水生產(chǎn)力。目前，我國許多地區(qū)還處在水生產(chǎn)力的人工和機(jī)械化階段，電氣及信息化的生產(chǎn)力水平非常有限，這是阻礙最嚴(yán)格水資源管理制度進(jìn)一步落實(shí)的主要問題。因此，大力發(fā)展水利科學(xué)技術(shù)，汲取國際水管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，提高監(jiān)控水資源的技術(shù)與管理能力，提高水生產(chǎn)力，是當(dāng)前進(jìn)一步落實(shí)最嚴(yán)格水資源管理制度的關(guān)鍵任務(wù)。此外，深入闡述水生產(chǎn)力的內(nèi)涵，從勞動者、生產(chǎn)工具及勞動對象等方面，建立水生產(chǎn)力的定量評價(jià)指標(biāo)體系，評價(jià)流域社會水生產(chǎn)力的發(fā)展水平，提出水生產(chǎn)力提高的途徑，是下一步研究的主要思路。

( 3 )

( 4 )

式中:a為初始切線模量倒數(shù);b為極限偏應(yīng)力倒數(shù)。

由圖2可知,軸向應(yīng)變小于0.74%時(shí),基于曲線計(jì)算的初始切線模量離散性大,其原因應(yīng)是應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系受到了試樣安裝、加載系統(tǒng)與試樣初始接觸調(diào)整等因素影響,為此,以軸向應(yīng)變0.9%對應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線點(diǎn)進(jìn)行初始切線模量計(jì)算。

利用式( 4 )得到的不同圍壓、凍融循環(huán)次數(shù)下的a、b值見表3。經(jīng)過對數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),a在沒有經(jīng)過凍融作用時(shí)隨圍壓增大而線性減小,而在承受凍融循環(huán)作用后則隨圍壓增大而線性增大;b則凍融前后均隨圍壓增加線性遞減;相同圍壓條件下,在前5次凍融過程中a與凍融次數(shù)呈線性增長關(guān)系,此后a與凍融次數(shù)的規(guī)律性較差?；诒?分別對a、b與凍融次數(shù)、圍壓關(guān)系曲線進(jìn)行擬合,結(jié)果見圖6,則氣候邊緣地帶平頂山地區(qū)膨脹土Konder雙曲線模型參數(shù)分別為

圖6 雙曲線參數(shù)擬合

表3 不同凍融循環(huán)次數(shù)下的參數(shù)a、b值

a×104=

( 5 )

( 6 )

4 結(jié)論

1)密實(shí)狀態(tài)不變時(shí),膨脹土相同軸向應(yīng)變對應(yīng)的主應(yīng)力差值隨凍融次數(shù)增加而逐漸減小,應(yīng)力衰減幅度隨凍融作用而逐次降低,且逐次衰減幅度與初始壓實(shí)系數(shù)關(guān)系不顯著。

2)膨脹土破壞強(qiáng)度、黏聚力與凍融次數(shù)之間為負(fù)相關(guān)關(guān)系,而與初始壓實(shí)系數(shù)則為正相關(guān)關(guān)系,凍融作用下膨脹土彈性模量總體上呈指數(shù)型衰減趨勢,內(nèi)摩擦角波動性較大但總體隨凍融次數(shù)小幅增大。

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3)凍融循環(huán)主要對初始切線模量具有顯著影響,而極限偏應(yīng)力影響不顯著,且在第5次凍融循環(huán)后土體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系趨于統(tǒng)一。