不同循环模式条件下膨胀土的力学特性变化规律及其物理机制研究

北疆寒旱区复杂的环境因素是膨胀土渠坡劣化的重要原因，并由此诱发膨胀土渠坡发生滑动破坏现象。为深入研究寒旱区膨胀土渠坡的劣化机理，通过对膨胀土进行三种不同循环模式下的直剪、压缩、渗透及扫描电镜试验，从宏-微观角度分析其力学特性规律并揭示其物理机制。试验结果表明：(1)直剪试验：不同循环模式作用下的膨胀土黏聚力均随循环次数的增加均呈逐渐减小的趋势，干湿-冻融循环减小幅度最大，干湿循环次之，冻融循环最小，内摩擦角变化幅度不大，基本上处于稳定值；膨胀土经过循环后，裂隙的增多使颗粒间的联结被破坏，降低了颗粒间的胶结作用，致使抗剪强度降低。(2)压缩试验：随着循环次数的增加，稳定孔隙比呈下降趋势，表明土体的压缩性增强，同条件下干湿-冻融循环压缩性指标变化幅度最大，冻融循环变化最小；不同循环模式条件下，干湿循环使颗粒破损严重，土颗粒间胶结力下降，导致土颗粒骨架发生变化且无法恢复，压缩性增大，冻融循环过程中试样中的自由水冻结使得孔隙增加，土颗粒被冰晶挤压形成新的骨架结构，孔隙比减小但整体变化不大，其中微观孔隙率及颗粒定向频率是影响压缩指标的主要因素。(3)渗透试验：渗透系数在循环过程中变化分为缓慢、迅...     

北疆某工程膨胀土的力学特性及微观机制试验研究

北疆某工程穿越膨胀土区域,自运行以来发生多次滑动破坏,为深入探讨其破坏机理,通过对膨胀土进行室内直剪、压缩、渗透及扫描电镜试验,从宏观角度分析其力学特性,微观上揭示其物理机制。宏观分析表明：随含水率增加,黏聚力降低,内摩擦角呈先增后减趋势,在最优含水率时达到峰值;随干密度增加,黏聚力增加,内摩擦角呈逐步增大的趋势;随含水率增加,稳定孔隙比呈下降趋势,表明土体的压缩性增强;随干密度增加,初始孔隙比减小,稳定孔隙比趋于定值。电镜扫描结果显示：随固结压力增加,土体的结构类型由絮凝结构逐渐向紊流和层流状结构演化,孔隙数量与大小均下降,颗粒聚集效应明显,膨胀土压缩性降低;膨胀土在低固结压力下渗透性较强,在较高压力（200～1 600 kPa）下较小,渗透系数量级为10-6～10-8,与孔隙比呈正相关,可用幂函数的形式表达;随固结压力增加,松散堆积结构转变为紧密结合的层流状结构,孔隙面积减少,渗透系数显著降低。