粉質(zhì)粘土工程特性研究24清楚明了

粉質(zhì)粘土工程特性研究——學(xué)習(xí)筆記粉質(zhì)粘土（SiltyClay）塑性指數(shù)Ⅰp＞10，且粒徑大于0.075mm的顆粒含量不超過全部質(zhì)量的50%的土，稱為粘土。其中10＜Ⅰp≤17的土稱為粉質(zhì)粘土（亞粘土）。對(duì)粉質(zhì)粘土工程特性的探究實(shí)驗(yàn)粉質(zhì)粘土含水量與抗剪強(qiáng)度參數(shù)的關(guān)系粉質(zhì)粘土飽和度的影響因素粉質(zhì)粘土含水量與抗剪強(qiáng)度參數(shù)的關(guān)系研究背景2010年4月9日，山西東露天礦東北幫發(fā)生了較大規(guī)模的塌方，導(dǎo)致整個(gè)東北幫剝離工程停頓，嚴(yán)重影響了基建工程的順利進(jìn)行。經(jīng)初步分析，東露天邊坡滑塌的根本原因在于：邊坡賦存一層較厚粉質(zhì)粘土，由于持續(xù)的降雨，設(shè)計(jì)沒能對(duì)其作特殊的處理，設(shè)定的邊坡土的強(qiáng)度指標(biāo)不能滿足部分土體邊坡穩(wěn)定的要求。因此，亟需對(duì)整個(gè)東露天礦的非工作幫邊坡穩(wěn)定性問題進(jìn)行深入研究，以期實(shí)現(xiàn)對(duì)粉質(zhì)粘土抗剪強(qiáng)度的科學(xué)確定。為此，對(duì)粉質(zhì)粘土的抗剪強(qiáng)度隨著含水量的變化關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得出其隨著含水量的變化而變化的規(guī)律，為邊坡穩(wěn)定的分析提供重要的依據(jù)。試驗(yàn)方案本次試驗(yàn)是保持干密度為1．709／cm3不變，控制含水量變化的直剪試驗(yàn)。試驗(yàn)共在現(xiàn)場(chǎng)取了12種土樣，每種土樣分為6組不同的含水量，即含水量控制在4．68％、6．46％、11．37％、14．48％、19．34％、21．78％，以模擬土體在極干燥、干燥、小雨、中雨、大雨、特大暴雨天氣情況下的含水量，每一種含水量的土樣做4個(gè)試樣，分別在100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的豎直應(yīng)力下進(jìn)行試驗(yàn)，總計(jì)288個(gè)試樣。試驗(yàn)過程首先從土樣中選取具有代表性的試樣10～20g，分別放入兩個(gè)稱量盒(恒質(zhì)量、鋁制)，稱盒加濕土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。采用酒精燃燒法，稱盒加干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g，然后根據(jù)式(1)計(jì)算含水率：

其中，為試樣含水率；m為試樣濕質(zhì)量；為試樣干質(zhì)量。試驗(yàn)使用的直剪儀為南京土壤儀器有限公司的zJ型應(yīng)變控制式四聯(lián)直剪儀，將制備好的試樣裝入直剪儀的剪力盒中，試樣上下兩面均為透水石。試樣裝好后分別加載，每組試驗(yàn)取4個(gè)試樣，分別在100kPa，200kPa，300kPa和400kPa的垂直壓力下，以0.8mm／min的速率進(jìn)行剪切，使試樣在5min～7．5min內(nèi)剪損，獲得每級(jí)垂直荷載下的最大剪力。試驗(yàn)結(jié)果與分析粘聚力與含水量的關(guān)系

據(jù)表l繪制粘聚力與含水量的關(guān)系曲線，如圖l所示。

由圖看出：含水量的變化對(duì)粘聚力C值的影響是很大的，而且粘聚力和含水量的關(guān)系并非線性關(guān)系?？傮w來說，當(dāng)含水量從4.68％增加到11.37％時(shí)，粘聚力C值隨含水量的增加而急劇增大；當(dāng)含水量從11.37％增加到21.78％時(shí)．粘聚力C值隨含水量的增加而逐漸減小。因此，說明含水量為11.37％是其的一個(gè)特征含水量。內(nèi)摩擦角和含含水量的關(guān)系系對(duì)表2的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行分析，繪繪制關(guān)系圖線線，并加以擬擬合，得到粉粉質(zhì)粘土內(nèi)摩摩擦角與含水水量的線性回回歸關(guān)系．如如圖4所樂。由圖4不難看出：粉粉質(zhì)粘土內(nèi)摩摩擦角隨著含含水量的增加加呈線性遞減減趨勢(shì)，再進(jìn)進(jìn)一步分和加加以擬合，可可以得到其線線性回歸關(guān)系系式為(4)：試驗(yàn)結(jié)論1)當(dāng)含水量小于于11.37％時(shí)，隨著含含水量的增加加，土中的越越來越多弱結(jié)結(jié)水逐漸吸附附在強(qiáng)結(jié)合水水外圍．增加加了土粒外圍圍結(jié)合水的分分子數(shù)量，增增大了土粒間間的吸引力，，在宏觀上表表現(xiàn)為粘聚力力隨含水量的的增加而增大大，且呈冪函函數(shù)關(guān)系：2)當(dāng)含水量大于于11.37％時(shí)，隨著含含水量的增加加，土中的弱弱結(jié)合水進(jìn)一一步增加，形形成一層較厚厚的結(jié)合水膜膜，增大了土土粒間的距離離．吸引力減減弱，從而導(dǎo)導(dǎo)致粘聚力隨隨含水量的增增加逐漸減小小，且呈線性性關(guān)系：3)內(nèi)摩擦角與土土的顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)、大小、形形狀及密實(shí)度度相關(guān)。相同同密實(shí)度的重重塑粉質(zhì)粘土土塑性指數(shù)越越小，內(nèi)摩擦擦角越大。隨隨著土體含水水量的減小，，土體的可塑塑性逐漸減弱弱，從而內(nèi)摩摩擦角逐漸增增大，且呈線線性關(guān)系：4)本文所建立的的經(jīng)驗(yàn)公式是是粉質(zhì)粘土粘粘聚力、內(nèi)摩摩擦角和含水水量之間關(guān)系系的表達(dá)式，，在邊坡的變變形分析與安安全性評(píng)價(jià)以以及降雨時(shí)邊邊坡安全穩(wěn)定定性影響的分分析中，具有有實(shí)用價(jià)值。。粉質(zhì)粘土飽和和度的影響因因素長(zhǎng)期以來，人人們?cè)谧稣惩镣劣绕涫欠圪|(zhì)質(zhì)粘土實(shí)驗(yàn)時(shí)時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過過密度、、含水水量、、士粒比比重求求得的飽飽和度很大，有時(shí)會(huì)會(huì)接近1，甚至有大于于1的情況。這在在自然土樣是是不可能出現(xiàn)現(xiàn)的。下面分分別從三個(gè)基基本量密度、、含水量、、土土粒比重來來探探討它們各自自對(duì)飽和度的的影響。試驗(yàn)方法下面以“黃廣廣大堤土工試試驗(yàn)成果表””(見表1)中部分飽和度度大于1的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)礎(chǔ)，分別討論論密度、、含水水量、、土粒比比重的的影響。。黃廣大堤土土工試驗(yàn)共58組，其中有23組飽和度大于于1。含水量的的影響在現(xiàn)場(chǎng)取粉質(zhì)質(zhì)粘土土樣時(shí)時(shí)，圓筒與土土體發(fā)生剪切切，土體發(fā)生生剪脹，體積積增大，因而而會(huì)從周圍土土體中吸收部部分水分，故故土樣含水量量會(huì)略微增加加。令是是由于含水量量變化引起的的飽和度的變變化量。是是土體含水量量的變化量，，它以0.01，0.03，0.05，0.08，0.1增加。密度的影影響對(duì)于密度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，剪脹吸水水現(xiàn)象不但在在現(xiàn)場(chǎng)取土樣樣時(shí)發(fā)生，而而且還在室內(nèi)內(nèi)做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)發(fā)生。這些水水分或被土樣樣吸入或以微微小的水分顆顆粒吸附在土土樣的表面。。因此土樣密密度也會(huì)略微微增加。設(shè)是是由由于土樣密度度變化所引起起的飽和度增增量，表表示土體密密度的增量，，它以0.01、0.03、0.05、0.08、0．1增加。土粒比重的的影響土粒比重主要要取決于土的的礦物成分，，不同土類的的比重變化幅幅度不大。因因此在一般的的土工試驗(yàn)中中，常認(rèn)為土土粒比重是個(gè)個(gè)已知數(shù)，即即認(rèn)為土粒比比重=2．68～2．72。表表示由于土土粒比重增加加而引起的含含水量的改變變量，表表示土粒比比重的變化量量，每次的增增量同上。由表4可知，隨著土土粒比重增量量的的增加，飽和和度增量先先減減小后增加，，最后增量越越來越小，即即土粒比重對(duì)對(duì)飽和度的影影響是有限制制的。并且對(duì)對(duì)比表1，發(fā)現(xiàn)含水量量越小，飽和和度增量隨土土粒比重的增增量越大。常常見的土粒比比重如下：砂砂土約為2．65～2．69