• ISSN 0258-2724
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重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

郭楠 陈正汉 杨校辉 周勇 肖文成

郭楠, 陈正汉, 杨校辉, 周勇, 肖文成. 重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(1): 73-81, 90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160736
引用本文: 郭楠, 陈正汉, 杨校辉, 周勇, 肖文成. 重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(1): 73-81, 90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160736
GUO Nan, CHEN Zhenghan, YANG Xiaohui, ZHOU Yong, XIAO Wencheng. Research on Wetting-Deformation Regularity and Microstructure Evolution Characteristics of Remoulded Loess in Triaxial Soaking Tests[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(1): 73-81, 90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160736
Citation: GUO Nan, CHEN Zhenghan, YANG Xiaohui, ZHOU Yong, XIAO Wencheng. Research on Wetting-Deformation Regularity and Microstructure Evolution Characteristics of Remoulded Loess in Triaxial Soaking Tests[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(1): 73-81, 90. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160736

重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20160736
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11672330,11272353,51568042)
详细信息
    作者简介:

    郭楠(1987—),女,博士,研究方向为非饱和土与特殊土力学及其工程应用,E-mail: 355094754@qq.com

    通讯作者:

    陈正汉(1947—),男,教授,博士,研究方向为非饱和土与特殊土力学及工程应用,E-mail: chenzhenghan47@163.com

  • 中图分类号: TU473

Research on Wetting-Deformation Regularity and Microstructure Evolution Characteristics of Remoulded Loess in Triaxial Soaking Tests

  • 摘要: 为了研究填土在三轴浸水过程中的湿化变形规律及其细观结构演化特性,用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q2黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验. 在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描,得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形以及土样内部细观结构演化的CT图像和相应的CT数据,基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量. 研究结果表明:干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响;提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险(干密度1.52、1.69 g/cm3的试样浸水过程中体应变分别为–0.58%~4.66%、–0.58%~2.43%,干密度1.79 g/cm3的试样体应变为0.019%);湿化过程中试样越来越密实,试样的CT数均增大;浸水初期,试样原有结构发生破坏,CT数变化较剧烈,均能达到总变化量的60%;同时干密度、净围压、基质吸力、偏应力及含水率对土的结构性参数和结构演化变量有显著影响. 研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值,为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.

     

  • 图 1  改进后的CT-湿陷三轴仪及其底座

    Figure 1.  Collapsible triaxial apparatus with improved CT and its base

    图 2  4号试样浸水过程中的CT图像

    Figure 2.  Images of CT scanning of the fourth sample in soaking tests

    图 3  干密度为1.52 g/cm3试样浸水量与CT数、浸水量与CT方差之间的关系曲线

    Figure 3.  Curves M and S vs. quantity during wetting of the sample with $\rho_{\rm d}=1.52\; {\rm g/cm^3}$

    图 4  16号试样浸水过程中的CT图像

    Figure 4.  Images of CT scanning of the 16th sample in soaking tests

    图 5  干密度为1.69 g/cm3试样浸水量与CT数、浸水量与CT方差之间的关系曲线

    Figure 5.  The curves M and S vs. quantity during wetting of the sample with $\rho_{\rm d}=1.69\; {\rm g/cm^3}$

    图 6  17号试样浸水过程中的CT图像

    Figure 6.  Images of CT scanning of the 17th sample in soaking tests

    图 7  试样含水率增量与结构参数之间的关系

    Figure 7.  Curves ${{\varepsilon }_{{w}}}$ vs. m of the sample

    图 8  试样体应变与结构演化变量之间的关系

    Figure 8.  Curves ${{\varepsilon }_{\text{v}}}$ vs. D of the sample

    表  1  扫描参数

    Table  1.   Scanning parameters

    电压
    /kV
    电流
    /mA
    时间
    /s
    层厚
    /mm
    重建矩阵 空间分辨率
    /mm
    120 165 3 3 512 × 512 0.38
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    表  2  土样的基本物理指标

    Table  2.   Physical parameters of soil samples

    相对密度 ${d_{\rm{s}}}$ 塑限
    ${w_{\rm{p}}} $/%
    液限
    ${w_{\rm{L}}} $/%
    最大干密度
    ${\rho _{_{\rm{d}\max} }}$/(g•cm–3
    最优含水率 ${w_{{\rm{op}}}} $/%
    2.71 17.3 31.1 1.92 12.9
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    表  3  试验研究方案

    Table  3.   Experimental programs

    试验分
    组编号
    干密度ρd/(g•cm–3 试样 净围压/kPa 基质吸力/kPa 偏应力/kPa
    1.52 1号 50 150 100
    2号 50 150 200
    3号 50 300 100
    4号 50 300 200
    5号 100 150 100
    6号 100 150 200
    7号 100 300 100
    8号 100 300 200
    1.69 9号 50 150 100
    10号 50 150 200
    11号 50 300 100
    12号 50 300 200
    13号 100 150 100
    14号 100 150 200
    15号 100 300 100
    16号 100 300 200
    1.79 17号 100 300 100
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    表  4  干密度为1.52 g/cm3的试样在试验过程中的参数

    Table  4.   Control conditions of test sample with $\rho_{\rm d}$ = 1.52 g/cm3

    试样 固结过程 浸水过程
    轴向应变 饱和度 轴向应变 饱和度 体应变
    1号 0.19 59.3 0.08 97.7 –0.58
    2号 1.22 60.1 11.80 71.1 3.08
    3号 0.26 55.5 0.73 96.2 0.64
    4号 3.38 54.3 10.92 68.8 3.30
    5号 0.25 57.9 0.51 97.2 2.49
    6号 0.62 59.6 4.99 97.9 4.45
    7号 0.49 53.8 1.63 94.1 3.62
    8号 1.31 57.0 23.30 96.6 4.66
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    表  5  干密度为1.69 g/cm3的试样在试验过程中的参数

    Table  5.   Control conditions of test sample with $\rho_{\rm d} $ = 1.69 g/cm3

    试样 固结过程 浸水过程
    轴向应变 饱和度 轴向应变 饱和度 体应变
    9号 0.19 78.9 0.03 98.6 –0.58
    10号 0.24 79.6 21.87 99.2 1.8
    11号 0.14 74.4 0.08 99.2 1.18
    12号 0.89 68.5 0.88 93.3 1.65
    13号 0.13 72.3 0.05 96.6 1.04
    14号 0.16 79.5 0.09 97.7 1.78
    15号 0.20 78.3 0.05 95.4 1.67
    16号 0.53 79.0 0.10 98.5 2.43
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-09-07
  • 修回日期:  2017-07-24
  • 网络出版日期:  2017-09-27
  • 刊出日期:  2019-02-01

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