干湿循环下膨胀土性质研究

膨胀土干湿循环效应与微观机制研究的开题报告一、研究背景及意义膨胀土是一种广泛分布于我国北方、西北地区的一种特殊土壤类型，其在干湿变化过程中具有明显的体积变化，导致了该地区在工程建设、农业生产等领域面临着巨大的困难和挑战。

因此，对膨胀土的干湿循环效应及微观机制研究具有重要的理论和实践意义。

目前，国内外对膨胀土的研究主要集中在其宏观力学性质和宏观水文地质特性上，而对其微观机制研究仍处于初级阶段。

因此，深入探究膨胀土的微观机制，对于有效应对膨胀土引发的工程问题，提高膨胀土的利用率以及维护生态环境等具有重要意义。

二、研究内容本论文将通过以下几个方面展开研究：1. 膨胀土干湿循环效应的实验研究利用室内模型试验和室外场试验，深入探究膨胀土在干湿循环过程中的体积变化特征，及其与孔隙水压、温度、外部荷载等因素的关系。

2. 膨胀土微观结构的分析通过扫描电镜、透射电镜等技术手段，研究膨胀土微观结构的组成、分布以及与干湿循环效应的关系，探究其体积变化机制。

3. 膨胀土孔隙结构的定量分析通过孔隙度、孔径分布等参数对膨胀土孔隙结构进行定量分析，分析孔隙结构与膨胀土的干湿循环效应之间的关系。

三、研究方法1.实验设计选取不同类型的膨胀土进行室内和室外试验，以不同的干湿循环方式和不同的外部荷载条件等因素作为试验参数，通过综合分析试验结果，探究膨胀土的干湿循环效应及其与微观结构之间的关系。

2. 扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）技术的应用利用SEM和TEM技术，对膨胀土的组成、结构、孔隙结构及其与干湿循环效应之间的关系进行详细观察和分析。

3. 数值模拟采用有限元方法，建立膨胀土的数值模型，模拟膨胀土在不同干湿循环和荷载条件下的孔隙压力、温度和应力场分布规律，探究膨胀土体积变化的微观机制。

四、预期成果通过对膨胀土干湿循环效应与微观机制的研究，预计达到以下几个方面的成果：1. 揭示膨胀土的微观机制和体积变化规律，在工程建设和农业生产等领域提供理论支持。

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。

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]。

淠史杭灌区膨胀土干湿循环效应的特性研究摘要：膨胀土性质极不稳定，常常使建筑物产生不均匀的胀缩变形，是一种典型的工程灾害性地质土。

通过模拟土体季节性的涨缩，测试其液、塑限，自由膨胀率，抗剪强度和无侧限抗压强度，以探讨干湿循环效应对膨胀土强度的影响。

结果表明，干湿循环对于建于膨胀土上的土木工程建筑物、构筑物的稳定性和抗裂性有很大影响。

对建于膨胀土上的公路、铁路等建筑物应引起足够的重视，必要时应对膨胀土进行处理。

同时，所得的数据可以为此区域内工程提供参考。

关键词：膨胀土；干湿循环效应；抗剪强度；无侧限抗压强度1绪论膨胀土是一种对环境湿度变化敏感，由强亲水性矿物蒙脱石和伊利石等组成，具有多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘土。

其中膨胀土由于含水量的不同导致的膨胀与收缩的可逆性是其重要属性[1]。

关于膨胀土较早的研究多集中于对其基本物理化学性质、变形特性及治理等方面，大部分不考虑多次涨缩对其影响。

但在许多膨胀土分布地区，由于季节变化，其气候特征存在较明显的干湿循环。

这种干湿循环对膨胀土的胀缩特性有较大影响，导致许多工程初期使用时并未发生破坏，但经过一定时间后却出现破坏。

近年来，对于干湿循环的研究越来越受到国内研究的重视[5-9]。

2膨胀土的物理力学性质根据钻探、土工试验报告、原位测试结果资料综合分析，取土地点地层自上而下分为：层耕（填）土（Qml）—层厚0.5~3.9m，层底标高为48.45~57.81m。

褐灰、灰、灰黄、褐色、黄灰色。

含碎石、有机质，少量生活垃圾、植物根等，软塑~可塑状态。

层粉质粘土（粘土）（）：层厚0.00~2.50m，层底标高47.34~50.51m。

呈透镜体状不均匀地主要分布于场地中段的部分地段。

黄灰、黄褐、灰黄色，含氧化铁，少量粉砂等，可塑状态，稍光滑干强度、韧性中等，无摇振反应。

1层粘土（粉质粘土）（）：层厚0.00~3.90m，层底标高45.50~53.82m。

呈透镜体状不均匀地主要分布于场地中部低洼处。

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。

合肥非饱和膨胀土干湿循环强度特性试验研究的开题报告研究背景：非饱和膨胀土是一种特殊的土壤类型，在自然环境及工程中广泛存在。

非饱和状态下，土壤的物理、机械性质均不同于饱和状态下，因此对于非饱和膨胀土的强度特性研究具有重要意义。

干湿循环是非饱和膨胀土在自然环境中常常面临的状态，而且工程中也经常遇到类似的情况，因此研究干湿循环对非饱和膨胀土强度特性的影响，对工程实践具有重要意义。

研究内容：本次研究旨在探究干湿循环对非饱和膨胀土的强度特性产生的影响，主要内容包括以下几个方面：1.对非饱和膨胀土的基本物理性质进行测试分析，获取土壤的物理参数。

2.采用室内湿度控制设备进行干湿循环试验，研究干湿循环对非饱和膨胀土的强度特性的影响。

3.通过试验数据分析，总结出非饱和膨胀土的干湿循环强度特性变化规律，以及其对工程实践的影响。

研究方法：本研究将采用实验室试验的方法，对非饱和膨胀土在不同干湿循环条件下的强度特性进行测试分析，具体步骤如下：1.采集代表性的非饱和膨胀土样品进行试验前的处理，包括土样的筛选、处理等工作。

2.对土样的基本物理特性进行测量，包括土样的容重、质量含水率、干密度等物理参数的测量。

3.采用室内湿度控制设备进行干湿循环试验，控制试验室内的温度和湿度条件，模拟不同的自然环境条件下的干湿循环情况，并记录土样在不同湿度和干湿循环条件下的强度参数数据。

4.通过试验数据分析，总结出非饱和膨胀土的干湿循环强度特性变化规律，以及其对工程实践的影响。

预期成果：通过本次研究，预期可以获得以下几个方面的成果：1.得出非饱和膨胀土在干湿循环条件下的强度特性变化规律。

2.揭示干湿循环对非饱和膨胀土强度特性产生的影响机理。

3.探究非饱和膨胀土在干湿循环情况下的工程应用前景。

4.为非饱和膨胀土的工程应用提供一定的技术支持和指导。

研究意义：通过对干湿循环对非饱和膨胀土强度特性的研究，可以更加全面地了解土壤在自然环境中的变化规律和工程实践中所可能遇到的问题。

纤维改良膨胀土在干湿循环作用下的力学性能研究
陈雪冰
【期刊名称】《四川水泥》
【年(卷),期】2024()5
【摘要】为了研究黄麻纤维改良膨胀土在干湿循环作用下的力学特性,开展黄麻纤维不同掺量和长度配比的试验,得到掺量与纤维长度的最佳配比。

对根据最佳配比制作的土样进行干湿循环试验,测得干湿循环后的力学性能变化。

研究结果表明:黄麻纤维可以用于膨胀土的改良,适量的黄麻纤维加入可以有效提高土体的力学性能,过量以及过长的黄麻纤维的改良效果不佳;使用黄麻纤维改良后的膨胀土,在干湿循环作用下改良土相对于素土能够更好地保持良好的力学性能;黄麻纤维可以改善土体的粘聚力,对内摩擦角作用不明显,而干湿循环会同时降低土体的内摩擦角以及黏聚力。

【总页数】4页(P55-58)
【作者】陈雪冰
【作者单位】福建农业职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的裂隙及强度特性研究
2.干湿循环作用下石灰改良的膨胀土力学性能分析
3.干湿循环下纤维改良膨胀土强度与微观结构特征研究
4.
干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素5.干湿循环下纤维改良膨胀土裂隙特性研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

万方数据增刊慕现杰等：干湿循环条件下膨胀土力学性能试验研究５８１做直接剪切试验，保证每次干湿循环的含水率为２２％。

（２）无侧限抗压强度试验：将含水率为３０％的重塑土，静置２４ｈ，制成１１个直径为３．９１ｃｍ、高为８ｃｍ的试样；将试样放在烘箱里进行烘干，设置温度为５０℃，每烘１ｈ，取出一个试样进行无侧限抗压强度试验，试验按４ｒａｄ／ｍｉｎ的速度进行。

本试验中，直剪试验的测力计率定系数为１．９２ｋＰａ／Ｏ．０ｌｍｍ，无侧限抗压强度的测力计系数为１．２５５９Ｎ／０．０ｌｍｍ。

４试验结果分析４．１直剪试验图ｌ～３是土样干湿循环后烘干的状态。

从中可以看到土样随干湿循环的裂缝的发展。

第１次循环，土样出现了几条较大的裂缝，但没有明显的微裂缝，是由于第１次循环土体原有结构受到明显的破坏；第２次循环，大裂缝逐渐减少，并且出现少量的微裂缝；第３次循环，没有大裂缝，出现了大量的微裂缝。

随着干湿循环次数的增加，大裂缝减少，微裂缝发育，且多为均匀分布。

在得到的试验数据中，得到土样的强度在随干湿循环条件下的变化趋势，见图４。

图１１次循环Ｆｉｇ．１Ｏｎｅ－ｔｉｍｅｒｅｃｙｃｌｉｎｇ图２２次循环Ｆｉｇ．２Ｔｗｏ－ｔｉｍｅｒｅｃｙｃｌｉｎｇ图３３次循环Ｆｉｇ．３Ｔｈｒｅｅ－ｔｉｍｅｒｅｃｙｃｌｉｎｇ由图４可以计算出该土样的黏聚力钿和内摩擦角妒ｑ，见表２。

图４反映了抗剪强度随干湿循环的变化曲线。

随着循环次数的增加，抗剪强度逐渐减小，土的内聚力ｃｑ也逐渐减小；但随循环次数的增多，速率会降低，而内摩擦角妒ｑ也会逐渐减小。

从０次到１次循环黏聚力Ｃｑ和内摩擦角妒ｑ都变化较大，是由于土样突然烘干和加水，使得土样本身结构受到大的破坏而致。

２００３００垂直压力／ｋＰａ图４抗剪强度与垂直压力的关系曲Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｂｅｔｗｅｅｎｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ表２３次干湿循环的黏聚力和内摩擦角Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｃｏｈｅｓｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒｎａｌｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｇｌｅｏｆｔｈｒｅｅ・－ｔｉｍｅｗｅｔｔｉｎｇ・－ｄｒｙｉｎｇｃｙｃｌｅ４．２无侧限抗压强度试验以含水率为横坐标，以无侧限抗压强度为纵坐标，绘制无侧限抗压强度随含水率变化的曲线，见图５，剪切面的形式见图６。