北疆某工程膨胀土的力学特性及微观机制试验研究

来源：水利水运工程学报杂志 2022年第6期北京时间：

作者：崔子晏,张凌凯

摘要：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。

关键词：膨胀土, 抗剪强度, 压缩变形, 渗透特性, 微观机制