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浅析膨胀土胀缩变形以及渗透性规律试验一、背景介绍膨胀土是指在水浸湿或者干湿循环作用下，土壤体积发生变化的土壤，这种土壤在干燥时会收缩而在湿润时会膨胀，这种特性主要是由于含有粘粒的土壤在湿润时吸水膨胀，在干燥时失水而收缩所引起的。
膨胀土的独特性使得其工程应用具有一定的复杂性，需要对其膨胀变形以及渗透性进行规律性的测试，以指导实际工程应用。
二、膨胀土的胀缩变形膨胀土的胀缩变形是指膨胀土在湿润与干燥交替的环境条件下，土壤体积发生变化的过程。
在湿润条件下，膨胀土吸水膨胀，土壤体积增大；而在干燥条件下，膨胀土失水并收缩，土壤体积减小。
这种反复的膨胀与收缩过程会对土体的力学性质、强度特性以及结构稳定性产生一定的影响，因此需要进行定量的测试与分析。
膨胀土胀缩变形的主要原因是土壤中吸附的水分随湿润与干燥周期不断变化，使得土壤颗粒之间的间隙随之变化，从而引起土体体积的变化。
除了水分的吸附与脱附外，胀缩变形还受到土壤结构、颗粒大小分布和温度等多种因素的影响。
因此在进行膨胀土胀缩变形测试时，需要综合考虑这些因素，以获得准确的测试结果。
三、膨胀土的渗透性规律试验膨胀土的渗透性规律试验是指通过实验测试，确定膨胀土在一定渗流条件下的水分渗透特性，包括水分透过速率、渗透系数等参数。
膨胀土的渗透性特性直接关系到其在工程应用中的抗渗性能，因此是十分重要的一项试验。
在进行膨胀土的渗透性规律试验时，通常采用的测试方法有常定压力法、定水头法、恒流法等多种方法。
不同的测试方法适用于不同的土壤类型和工程条件，可以综合选择适用的测试方法。
在进行膨胀土的渗透性规律试验时，需要控制好试验条件，如控制好试验用水的温度、水头、压力以及土体的固结状态等因素，以保证获得准确的试验结果。
通过这些试验可以得到膨胀土的渗透性参数，为工程设计提供重要参考依据。
四、结语膨胀土的胀缩变形以及渗透性规律试验对于膨胀土的工程应用具有重要的意义。
通过对膨胀土的胀缩变形与渗透性进行规律试验，可以为工程设计、施工及性能评价提供重要的依据。
第17卷第1期 2021年2月地下空间与工程学报Chinese Journal of Underground Space and EngineeringVol.17Feb.2021干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特性研究4李向宁，倪万魁，王熙俊，朱敏，王海曼(长安大学地质工程与测绘学院，西安710054)摘要：为了研究干湿循环过程中压实黄土的胀缩变形特征，利用自主设计的黄土增减湿过 程模拟装置，制备了初始含水率为10 %,干密度分别为1.45、1.55、1.65 g/c m3的土柱，首先将 其浸水饱和，然后在自然条件下干燥收缩至初始状态，如此进行3次反复干湿循环试验。
结果 表明：浸水直至土体饱和过程中，土体会持续膨胀，膨胀应变s随时间呈三段式增长现象；自然蒸发减湿过程中，土体体积随时间逐漸减小。
干湿循环过程中，吸力随时间变化经历微弱变化 期-急速变化期-平稳期3个阶段，且与土体账缩应变呈对应关系。
通过整理试验数据分别得 到了土体浸水膨胀阶段应变e和收缩阶段孔隙比与基质吸力的拟合关系，能够很好的表征压 实黄土的胀缩变形特性。
关键词：干湿循环；压实黄土；土水特征曲线；胀缩变形；拟合模型中图分类号:T U432 文献标识码：A文章编号：1673-0836(2021) 01-0179-10Study on the Swelling Shrinkage Deformation Characteristics of Compacted Loess during the Drying and Wetting CyclesLi Xiangning,Ni W a n k u i,W a n g Xijun,Zhu Ming,W a n g Haiman(College of Geology Engineering and Geomatics t Chang1 an University, XC an 710054, P.R. China) Abstract ：In order to study the swelling and shrinking deformation characteristics of compacted loess in the process of dry and wet cycles, the soil columns with initial moisture content of 10% and dry density of 1.45, 1.55 and1.65 g/c m3 were prepared by using the self-designed simulation device of loess wetting and drying process. Firstly,the columns were saturated with water, and then dried and contracted to the initial state under the natural condition.In this way, three repeated dry and wet cycles tests were carried out. T h e results show that the soil will continue to expand and the expansion strain e will increase in three stages with time in the process of soaking until the soil is saturated,and the soil volume will gradually decrease with time in the process of natural evaporation and dehumidification. In the dry and wet cycle, the suction changes with time in three stages：w e a k change stage, rapid change stage and stable stage, and i t has a corresponding relationship with the soil swelling and shrinkage strain.Through sorting out the test data, the fitting relationship between the strain e and the void ratio of the soil in the swelling stage and the shrinkage stage and the matric suction is obtained, which can well represent the swelling shrinkage deformation characteristics of the compacted loess.K e y w o r d s：wetting-drying cycle;compacted loess;soil-water characteristic curve;swelling and shrinkage behavior;fitting model*收稿日期：2020-08-29(修改稿）作者简介:李向宁（1995—），男，宁夏西吉人，硕士生，主要从事非饱和土的变形特性研究。
干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究叶万军;万强;申艳军;杨更社;董西好;王铭【摘要】膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用.取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂隙的扩展特性,探讨收缩的方向性随干湿循环次数和初始含水率的变化规律.结果表明:前2次干湿循环脱湿过程中,裂隙与收缩开展剧烈;脱湿过程中裂隙面积率先增大后减小,第1次干湿循环的裂隙面积率峰值最小,且出现时间较早;脱湿过程中收缩面积率先增大,后趋于平缓,随着干湿循环次数的增加,收缩面积率逐渐增大直至第三次干湿循环趋于稳定,前2次干湿循环其差值最大;随着干湿循环次数的增加,试样的变形量逐渐增大,收缩比开裂更早趋于稳定;裂隙的宽度和长度近似正态分布,裂隙面积概率随着裂隙面积增加逐渐减小;膨胀土的收缩具有明显的各向异性性质,初始含水率越高,各向异性表现越明显.【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2016(036)004【总页数】7页(P541-547)【关键词】膨胀土;干湿循环;裂隙;收缩;面积率;各向异性【作者】叶万军;万强;申艳军;杨更社;董西好;王铭【作者单位】西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安710054;西安科技大学建筑与土木工程学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TU44膨胀土及其工程问题一直是国内外关注的重大问题，膨胀土有3个主要特性[1-2]，即胀缩性、裂隙性、超固结性。
膨胀土变形特性包括胀缩变形和开裂变形，初始裂隙的产生为雨水入侵提供了有力条件，加剧了膨胀土的裂隙和胀缩发育，反复的干湿循环使得膨胀土裂隙和胀缩进一步发展[3-6]。
1前言多年来，勘察单位一直利用“排水反复直接剪切试验”获得膨胀土的残余强度值。
该试验方法通过对膨胀土原状试样反复慢剪3~6次后，将破坏曲线上的最终稳定值作为膨胀土的残余强度。
其特点是试验过程较为简单，试验结果易于获取。
但与膨胀土在自然条件下的抗剪强度衰减过程是不符的。
从而造成室内“排水反复直接剪切试验”的残余强度值多数偏大。
为使试验数据尽可能接近真值，有必要研究可行的试验方案。
为实现室内干湿交替试验，现设计三套方案：方案一，用原状土筒取样在室内对土样进行干湿交替试验；方案二，取50cm×50cm×50cm立方体土样在室内完成试验；方案三，现场与室内共同完成试验。
2方案一用原状土筒取样在室内对土样进行干湿交替试验，试验前先测试样的天然含水率、湿密度，计算孔隙比、饱和度等指标；做天然土样的固结快剪试验，确定天然土样抗剪强度参数C、Φ值；做颗粒分析和液塑限试验，以确定土类（定名）和天然土样的强度状态。
2.1干湿交替试验2.1.1土样第一次烘干试验是在室内测得模拟膨胀土样在自然界中经数次风干和雨淋后土样的残余强度值；同一土样至少做三次烘干、三次饱和，也可根据情况视膨胀土样破坏程度定烘干和饱和的次数。
考虑到膨胀土经烘培过后有可能有土样剥落、断裂等情况发生，试验土样先不切入环刀内，而是用土筒中的原状土样进行烘培。
为使土样尽可能受热均匀，因高温可能会破坏土样的内部结构，所以烘箱的温度初步控制在60℃、80℃和100℃三个温度值。
由于是初次对膨胀土的试验分析，膨胀土样经烘箱烘培过后的一系列变化都是未知的，等试验数据出来后，再根据情况分项作进一步的分析。
土样分别在三个温度下烘培8~24h。
土样烘干后放入干燥缸内自然冷凉，测试土样在以上三个不同温度下的试样含水率。
同时测得土样烘干后的密度，以计算土样的干密度、饱和度、孔隙比等指标。
初次试验结果出来后，最终确定合适温度。
2.1.2土样第一次饱和将干燥缸内自然冷却的土样放在特制的饱和器内，用真空抽气饱和法给土样饱和，用真空缸抽除缸内及土中气体，土样在饱和缸内静置24h。
干湿循环中膨胀土吸力和膨胀力变化规律研究
冯炜栋;张文慧
【期刊名称】《水力发电》
【年(卷),期】2024(50)4
【摘要】以江苏省宿迁市某膨胀土航道整治工程为例,通过室内试验,研究膨胀力与基质吸力随含水率与干湿循环次数的变化规律。
结果表明,膨胀力随含水率增加而降低,干湿循环后膨胀力整体下降,其中吸湿过程膨胀力大于干燥过程,在一定次数的循环后逐渐稳定;基质吸力随体积含水率增大而减小,干湿循环次数的增加使得基质吸力下降,含水率越大降幅越小,滞回曲线不明显。
试验数据拟合发现,膨胀力与含水率关系式用指数函数拟合、土水特征曲线用Gardner模型拟合效果最好。
结合相应的非饱和土抗剪强度公式,能用于非饱和膨胀土边坡的相关研究。
【总页数】5页(P38-42)
【作者】冯炜栋;张文慧
【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室;河海大学土木与交通学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.膨胀土及袋装膨胀土干湿循环试验研究
2.控制体变及干湿循环下膨胀土强度变化规律研究
3.吸力等效膨胀力在非饱和膨胀土边坡稳定性中的宏观作用评价
4.滤纸
法测定干湿循环下膨胀土基质吸力变化规律5.有荷条件下膨胀土的干湿循环胀缩变形及强度变化规律
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摘要干湿循环作用对膨胀土的内部结构造成了一定程度的损伤，为了进一步研究干湿循环作用下膨胀土应力-应变状态的规律、剪切蠕变模型及土体的长期强度参数衰减规律，建立符合工程实际并合理反映膨胀土蠕变性状的本构模型及确定模型参数，使之能预测膨胀土的蠕变特性，本文进行了不同法向压力下干湿循环作用第0次、2次、4次、6次后膨胀土的室内剪切蠕变试验，通过对剪切蠕变试验曲线的数据分析与整理，对百色膨胀土的剪切蠕变机理进行了研究，构建了半经验半理论的膨胀土剪切蠕变模型，该模型参数物理意义明确，不仅能描述土体的衰减蠕变和等速蠕变阶段，也能对加速蠕变阶段进行描述，能全面反映土体流变粘弹塑性特性且参数较易辨识，其准确性得到了较好的验证。
主要得出了以下几点结论：（1）在相同的应力路径下，经干湿循环作用后的土样瞬时变形及累积变形均大于未经干湿循环作用的土样，且变形随干湿循环次数的增加而增大。
干湿循环作用对土样的蠕变特性产生了明显影响，其瞬时强度和长期强度也较循环前大幅降低。
（2）由剪应变-时间曲线的分析可知，百色膨胀土的非线性蠕变呈现出弹性、黏弹性、黏塑性、黏弹塑性的特征。
（3）膨胀土的剪切蠕变变形可分为三个阶段：衰减蠕变阶段、等速蠕变阶段、加速蠕变阶段。
在蠕变过程中存在三个剪应力特征值：1τ、2τ、f τ，在低剪应力水平1i τ<τ时，土体仅发生瞬时变形，但蠕变速率不断减小，最后收敛，无蠕变现象。
剪应力继续增大至21i τττ>≥时，土体开始产生蠕变，为衰减蠕变阶段；当剪应力水平2i f τ≥τ>τ时，土体开始以恒定的速度发生蠕变，为等速蠕变阶段；当剪应力水平i f ττ≥时，土体进入加速蠕变阶段，迅速失稳破坏。
（4）建立了半经验半理论剪切蠕变模型，拟合了模型参数。
经验证，该模型的拟合值与蠕变试验得到的实测值较吻合，可为百色地区的工程建设提供了可靠的土体蠕变变形计算依据。
（5）干湿循环作用将导致膨胀土的瞬时强度和长期强度大幅衰减，且长期强度的衰减幅度较瞬时强度更大。
