粘土的循环膨胀行为

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粘土膨胀名词解释

粘土膨胀名词解释

粘土膨胀是指在受水分浸泡或吸湿的情况下,由于粘土中的水分进入粘土颗粒之间的空隙,导致粘土颗粒之间的距离增大,从而使整体体积增大的现象。

粘土膨胀是粘土特有的性质,与其矿物组成和结构有关。

粘土膨胀的程度可以通过测量粘土的膨胀指数来评估,膨胀指数越大,粘土膨胀性越强。

粘土的膨胀性对于土壤工程和地基工程等领域具有重要影响,因为粘土膨胀会导致土壤体积变化,从而对结构物的稳定性和地基的承载力产生影响。

因此,在工程设计和施工中,需要对粘土的膨胀性进行充分的研究和评估,以采取相应的措施来减小或控制粘土膨胀带来的不利影响。

膨胀土性状及有关的工程问题

膨胀土性状及有关的工程问题
主;邯郸地区约40km,以中、强膨胀土为主(占近70%)。
南阳盆地典型膨胀土(岩)
Q2棕黄色粉质粘土
Q1棕红色粉质粘土
N粘土岩
强膨胀潜势土(岩)主要分布 于:南阳的十八里岗、鲁山的 辛集~马庄、禹州的肖河北~颖 河南、新乡的璐王坟、邯郸段 。
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
膨胀土的超固结性中,除‘荷载超固结性’比较稳定以外,‘拟似
超固结性’和‘吸力超固结性’都会随环境条件的变化和对土体的扰动、 开挖的影响等因素而变化,所以不很稳定,这在工程计算分析中应加注
意。不过,超固结作用会对裂隙的发展起促进作用,一旦土中引起超固
作用的因素消失,膨胀土中的裂隙将会加速发展。
5.膨胀土的‚三性‛引起的工程问题
人们早期发现的膨胀土问题,最明显的是房屋地基的不均匀隆胀和下陷带来的 房屋开裂和倒塌。这主要是胀缩性的祸害,这种祸害也表现在水渠边坡的破坏。
图1 加利福尼亚州,弗灵脱-克恩渠道中 一段未经衬砌的土坡的滑动
又如,在南水北调中线工程总干渠上有300多Km长的渠道位 于膨胀土地区,无疑会给工程建设带来不少麻烦。事实上, 早在70年代初,在南阳陶岔引水渠的开挖施工中,就曾在膨 胀土层中发生过13处大滑坡。 上述的大滑坡,并未都在边 坡较陡的区段发生,有一些是在1:6的平缓渠坡上出现的, 说明放缓边坡并不能解决膨胀土边坡稳定问题,因为膨胀土 边坡的破坏机理与一般土坡失稳的情况不尽相同。 该工程主要采用支挡加固的方法以稳定边坡,不仅耗费了 大量资金,也影响工程的进度。但近年发现滑坡仍有发生。
再者,膨胀土边坡的开挖对土体产生了卸荷作用,这种卸 荷必然会使土中隐蔽的微裂隙显现、张开和扩展,尤其是 坡趾处的剪应力集中区域,情况更为严重,强度也降低最 甚,它往往是滑动开始发生的部位。 膨胀土的卸荷裂隙的扩展还与膨胀土超固性有关。超固结 土较高的水平向应力在卸荷后,更促进裂隙的发展,并导 致滑坡的产生。可见超固结性的危害也往往与裂隙性相联 系的。但超固结还有应变软化现象,也会使强度降低。

膨胀土的工程特性胀缩性超固结裂隙.

膨胀土的工程特性胀缩性超固结裂隙.

1、膨胀土的定义膨胀土是在自然地质过程中形成的一种具有多裂隙和显著胀缩特性的特殊性粘土。

膨胀土是一种对于环境变化,特别是对于湿热变化非常敏感的土,其反映是发生膨胀和收缩,产生膨胀压力。

2、膨胀土的主要物理力学特征⑴粒度组成中,通常黏粒(d<2μm )含量不大于30%.⑵粘土矿物成分中,伊利石和蒙脱石等亲水性矿物占主导地位。

⑶土体湿度增高时,体积膨胀并形成膨胀压力;土体干燥失水时,体积收缩并形成收缩裂缝,反复的干缩湿胀,使土中的裂隙发育,不仅破坏土体的连续性和完整性,而且也形成了地表水浸入的通道,同时水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。

(裂隙性)⑷膨胀、收缩变形可随环境变化往复发生,导致土的强度衰减。

(强度衰减性)⑸多数属于液限大于50%的高液限土。

⑹超固结性:膨胀土在沉积过程中,在重力作用下逐渐堆积,土体将随着堆积物的加厚而产生固结压密。

由于自然环境的变化和地质作用的复杂性,土在自然界的沉积作用并不一定都处于持续的堆积加载过程,而是常常因地质作用而发生卸载作用。

膨胀土在反复胀缩变形过程中,由于上部荷载(土层自重)和侧向约束作用,土体在膨胀压力作用下反复压密,土体表现出较强的超固结特性。

这种超固结与通常的剥蚀作用产生的超固结机理完全不同,是膨胀土由于含水率变化引起的膨胀压力变化产生的,是膨胀土特有的性质。

3、工程建设中的膨胀土问题⑴在天然状态下,膨胀土通常强度高,压缩性低,在地面以下一定深度取样时难以发现宏观裂纹。

但一旦在大气中暴露,含水率发生变化时,很快出现大大小小的裂纹,土体结构迅速崩解,透水性不断增加,强度迅速减小直至为零。

膨胀土边坡在极缓的情况下发生滑动。

“逢堑必滑,无堤不塌”。

“晴天一把刀,雨天一团糟”、“天晴张大嘴,雨后吐黄水”是膨胀土强度特性和胀缩性规律的高度写照。

⑵膨胀土素土作为堤坝回填土时,因其干密度与含水率关系非常密切,很难压实,压实质量难以控制。

若碾压质量不好,在运行过程中,填土含水率增加时土体极易产生膨胀变形,含水率降低也会在土体中产生干缩裂隙,使土体渗透性变化,外界水分极易进入。

浅述膨胀土判定方法与标准

浅述膨胀土判定方法与标准

浅述膨胀土判定方法与标准膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成,对环境湿热变化敏感的高液限粘土,具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩,同时具有多裂隙性,超固结性,强度衰减性等特殊性质。

膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。

膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形,铁路路基边坡经常坍方、滑坡,公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩,路堤边坡滑坍,以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害,公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。

膨胀土主要特征:1、粘粒(<0.002mm)含量》≥30%;2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位;3、土体随含水量增加,体积膨胀产生压力,土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝;4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复,引起强度衰减;5、属于液限大于40%的高液限粘土;吸水膨胀,失水收缩是粘性土共性,膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。

若对膨胀土漏判,会给工程埋下隐患,造成病害。

若把普通粘土误判成膨胀土,或对其胀缩潜势判断有误,将增大工程规模,增加工程造价造成浪费。

故正确判定膨胀土在工程中意义重大。

当今,国内外判定膨胀土的方法指标很多,甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。

基本分为物理法、化学法、力学法。

物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定;化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定;力学法主要以膨胀力指标判定。

还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。

一、国外判别方法1、前苏联建筑法规:①土质遇水,eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性,式中:eL——液限状态WL时土的孔隙比,e0——天然状态时土的孔隙比;GS——土的相对密度;GW——水的密度;②相对膨胀量(无负荷):δH=hHC-h0h0式中:hHC----浸水饱和时,在有侧限条件下,自由膨胀后土样高度;h0----天然含水量时土样的原始高度。

③以附加荷载0.32kg/cm2时,膨胀土量分类。

当膨胀时大于1.5%,体积变化严重,当膨胀量为0.5%-1.5%时,是临界状态,当膨胀量小于0.5%时,体积变化不严重。

饱和软粘土的循环蠕变特性

饱和软粘土的循环蠕变特性

第27卷 第9期 岩 土 工 程 学 报 Vol.27 No.9 2005年 9月 Chinese Journal of Geotechnical Engineering Sep., 2005 饱和软粘土的循环蠕变特性朱登峰1,黄宏伟1,殷建华2(1.同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092;2.香港理工大学 土木及结构工程学系,香港 中国)摘 要:本文介绍对上海淤泥质饱和粘土在长期循环荷载作用下的变形特性的试验研究结果。

考虑到土的各向异性性质,在三轴试验中,在K0固结条件下把土试样恢复到天然的K0应力状态,然后进行排水及不排水单向循环加载蠕变试验。

从试验结果可以观察到一些重要的现象:(1)当循环轴向应力小于初始固结压力的50%时,饱和粘土的循环蠕变可分成三个阶段;(2)循环应变可分成不可逆的累积应变与可逆应变两部分,可逆应变的大小与循环应力幅值近似成线性关系;(3)孔压增长较为滞后,不排水试样孔压增长稳定时其值约为应力幅值50%,而排水试样的残余孔压约为应力幅值的20%。

关键词:饱和粘土;循环荷载;蠕变,K0固结中图分类号:TU 435 文献标识码:A 文章编号:1000–4548(2005)09–1060–05作者简介:朱登峰(1975–),男,博士生,研究方向是循环荷载作用下软土理论研究及其工程应用。

Cyclic creep behavior of saturated soft clayZHU Deng-feng1, HUANG Hong-wei1, YIN Jian-hua2(1. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Civil and Structure Engineering,The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong, China)Abstract: A study on the deformation behavior of a saturated soft clay under cyclic loading was presented. Considering the intrinsic anisotropy of the soil, a soil specimen was initially restored to the in-situ stress state under K0 consolidation in a triaxial cell, and then the specimen was sheared in the same triaxial cell under axial cyclic loading and tested in a drained or undrained creep condition. The test results showed that: (a) The cyclic creep process of the saturated clays could be divided into three stages if the cyclic axial stress was less than 50% of the initial confining pressure. (b) The cyclic strain could be divided into two parts, that is, a irreversible accumulated strain and a reversible strain. The magnitude of the there was approximately a linear relation between the reversible strain and the amplitude of the cyclic stress. (c) The increase of excess pore water pressure initially lagged behind that of stress. The stable excess pore pressure was about 50% of the stress amplitude for a undrained specimen, however the residual excess pore water pressure was approximately 20% of stress amplitude for a drained specimen.Key words: saturated clay; cyclic loading; creep; K0 consolidation0 前 言软土的循环荷载效应研究开始于20世纪50年代。

什么是高塑性粘土和膨润土

什么是高塑性粘土和膨润土

什么是高塑性粘土和膨润土
高塑性粘土顾名思义就是可塑性很高的粘土
膨润土(即是膨胀土---是高塑性粘土中的一种特殊类别)其粘粒成分主要由亲水性矿物组成,具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。

多分布于我国湖北、广西、云南、贵州、河北、山东、陕西、江苏、四川、安徽、河南等地。

这种土的强度较高,压缩性很小,并有较强烈的胀缩和反复胀缩变形的特点,性质极不稳定,故也称胀缩性土。

1.膨胀土的特征和判别
一般以根据野外特征,结合室内试验指标及建筑物的破坏特点进行综合判别的方法来定,其主要特征为:
(1)多出现于二级及二级以上河谷阶地、垅岗、山梁、斜坡、山前丘陵和盆池边缘,地形坡度平缓,无明显自然陡坎。

(2)在自然条件下,土的结构致密,多呈硬塑或坚硬状态;具有黄红、褐、棕红、灰白或灰绿等色;裂隙较发育,有竖向、斜交和水平三种,隙面光滑,有时可见擦痕,裂隙中常充填灰绿灰白色粘土,土被浸湿后裂隙回缩变窄或闭合。

(3)自由膨胀率40%;天然含水量接近塑限,塑性指数大于17,多数在22~35之间;液性指数小于零;天然孔隙比变化范围在0.5~0.8之间。

(4)土中成分含有较多亲水性强的蒙脱石、多水高岭石、伊利石(水云母)和硫化铁、蛙石等,有明显的湿胀干缩效应,暴露在空气中,易干缩龟裂。

胀缩变形计算表(按广西膨胀土规范)

胀缩变形计算表(按广西膨胀土规范)

注1:根据《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》DB45/T 396-2007而编制。

注2:本表格中的亮蓝色数字是需要填入的原始数据,其它为表格自动计算。

注3:本表中所有百分数均需转化为小数表示,例如:35% →0.35。

初判计算及判定结论土的自由膨胀率0.36第三系泥岩及其风化物(粘土)0第三系粉砂质泥岩及其风化物(粉质粘土)0碳酸盐岩风化形成的残坡积粘土、红粘土(以红为基色)1碳酸盐岩风化形成的残坡积粘土、红粘土(以黄为基色)0第四系河流冲积粘土-以红或黄为基色0第四系河流冲积粘土-以白或灰色为基色0初 判 结 论:地基土有一定膨胀性,需要进行详细判别,请继续以下进详判计算及判定结论已知条件膨胀土场地类别1基础底面深度d (m) 2.50稳定地下水位深度dw (m)8.50大气影响深度d a(m) 6.00大气影响急剧层深度d r(m) 2.70基底下第1层土的底面深度D1(m) 6.30基底下第2层土的底面深度D2(m)9.50基底下第3层土的底面深度D3(m)10.00地基膨胀变形计算计算胀缩变形量的经验系数Ψe0.60基底下第1层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep10.02672基底下第2层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep20.00000基底下第3层土经修正后在压力P i下的膨胀率δ'ep30.02500基底下第1层土在压力为零时的膨胀率δe010.02700基底下第2层土在压力为零时的膨胀率δe020.02300基底下第3层土在压力为零时的膨胀率δe030.02500基底下第1层土的压力折减系数a10.01148基底下第2层土的压力折减系数a20.00000基底下第3层土的压力折减系数a30.00005基底下第1层土的膨胀率的压力指数b10.15933基底下第2层土的膨胀率的压力指数b2 2.58659基底下第3层土的膨胀率的压力指数b3 1.81724DB45/T 396-2007而编制。

粘土的水化膨胀作用

粘土的水化膨胀作用
盐水泥浆和钙处理泥浆对孔壁的抑制作用就是依据这个原理
特点:
这是短距离范围内的粘土与水的相互作用
这个作用进行到粘土层间有四个水分子层的厚度,其厚度约为10Ǻ(1nm)
在粘土的层面上,此时作用的力有层间分子的范德华引力、层面带负电和层间阳离子之间的静电引力、水分子与层面的吸附能量(水化能),其中以水化能最大
水化膨胀力可达2000~4000大气压
②渗透水化(Osmotic Hydration)——扩散双电层理论(粘土胶体化学最重要的理论之一)
力B:黏土单元晶层—层间阳离子—黏土单元晶层之间的静电力
A<B——黏土只发生晶格膨胀(如钙土);A>B——黏土发生渗透膨胀,形成扩散双电层(如钠土)
③水溶液中电解质的浓度和有机处理剂含量
水溶液中电解质浓度增加,因离子水化与粘土水化争夺水分子,使粘土直连吸附水分子的能力降低
其次阳离子数目增多,挤压扩散层,使粘土的水化膜减薄。总起来是使粘土的水化膨胀作用减弱
粘土的水化膨胀作用
1、定义
水化膨胀:粘土吸水后体积增大的性质
膨胀性是衡量粘土亲水性的指标,亲水性越强,吸水量越大,水化膨胀越厉害
2、粘土矿物的水份
粘土矿物的水分按其存在的状态可以分为结晶水、吸附水和自由水三种类型。
①结晶水
存在方式:这种水是粘土矿物晶体构造的一部分
运动方式:只有温度高于300度以上时,结晶受到破坏,这部分水来释放出来
水分子易沿着硅氧层面进入晶层间,使层间距离增大,引起粘土的体积膨胀
伊利石粘土矿物(2:1),晶体结构与蒙脱石矿物相同,但层间有水化能力小的K+存在,K+镶嵌在粘土硅氧层的六角空穴中,把两硅氧层锁紧,晶格置换现象少
水不易进入层间,粘土不易水化膨胀

膨胀土性状及有关的工程问题

膨胀土性状及有关的工程问题

2。膨胀土地区出现的地质灾害
⒈冲沟(雨淋沟) 陶岔引丹干渠
⒉蠕变-浅层滑动早期(美国)
⒊浅层滑坡
主要发生在大气影响深度 范围内(2m左右),并 主要受胀缩裂隙控制
南阳白桐干渠滑坡
南友路膨胀土路堑k134段滑坍
4。深层滑坡 陶岔渠首滑坡
深层滑动主要由软弱结构面或软弱 带控制,在地下水的作用下,土体 软化导致大规模的滑坡破坏 。
人们早期发现的膨胀土问题,最明显的是房屋地基的不均匀隆胀和下陷带来的 房屋开裂和倒塌。这主要是胀缩性的祸害,这种祸害也表现在水渠边坡的破坏。
图1 加利福尼亚州,弗灵脱-克恩渠道中 一段未经衬砌的土坡的滑动
又如,在南水北调中线工程总干渠上有300多Km长的渠道位 于膨胀土地区,无疑会给工程建设带来不少麻烦。事实上, 早在70年代初,在南阳陶岔引水渠的开挖施工中,就曾在膨 胀土层中发生过13处大滑坡。 上述的大滑坡,并未都在边 坡较陡的区段发生,有一些是在1:6的平缓渠坡上出现的, 说明放缓边坡并不能解决膨胀土边坡稳定问题,因为膨胀土 边坡的破坏机理与一般土坡失稳的情况不尽相同。 该工程主要采用支挡加固的方法以稳定边坡,不仅耗费了 大量资金,也影响工程的进度。但近年发现滑坡仍有发生。
Km
渠坡高度:
以小于 10m 为主,局部渠段 挖深 15m ~ 30m ,最大挖深达 49m。
膨胀岩 膨胀土

中等

4.膨胀土的‚三性‛
膨胀土的特殊性质分析起来可以归纳为人们常说的三个方面,即胀缩 性,裂隙性和超固结性,膨胀土的工程问题往往主要由这‚三性‛引起 的。 初期的研究大多集中在膨胀土胀缩性研究以及它的分类指标和一些特 殊的土性试验方法方面。此外,对导致胀缩性的细观、微观解释(如矿 物成分、胶结物的性质以及结构与排列等)也作过一定的研究。但随着 工程的大规模开展和研究的深入,边坡的稳定问题更加引起人们的注意。 就膨胀土的边坡(尤其是开挖边坡)而言,膨胀土的另外两个特性, 裂隙性和超固结性的影响更大,尤其是裂隙性的问题。因此对膨胀土裂

膨胀土的性质

膨胀土的性质

膨胀土的性质、矿物成分成因与分布特征及其野外识别方法一、膨胀土的性质膨胀土是一种具有特殊性质的粘土,其名称源于具有吸水膨胀和失水收缩的特性。

这种土壤在含水量变化时,体积会发生明显的改变。

当土壤吸收水分时,其体积会增大,而当土壤失去水分时,其体积则会缩小。

这种特性使得膨胀土在干燥和湿润状态下的稳定性较差,容易发生形变。

膨胀土的另一个重要性质是其高压缩性。

在承受压力的情况下,膨胀土的体积会明显缩小,这种压缩性在土壤排水不良或含水量较高时尤为明显。

这一特性使得膨胀土在承受荷载时容易发生沉降,对建筑物的基础和结构稳定性造成影响。

此外,膨胀土还具有显著的裂隙性。

在干燥或受压状态下,膨胀土容易产生裂隙,这些裂隙在土壤吸水或受潮时可能扩大,导致土壤结构的破坏和强度的降低。

二、膨胀土的矿物成分成因膨胀土的矿物成分主要是由蒙脱石、伊利石等粘土矿物组成。

这些粘土矿物具有较高的吸水性和膨胀性,在遇到水时,其体积会发生明显的改变。

此外,这些粘土矿物还具有较高的分散性和敏感性,容易受到外部环境的影响而发生性质的变化。

膨胀土的成因主要与地质时代的沉积环境、气候条件和地质作用有关。

在沉积过程中,富含粘土矿物的泥沙在干旱或半干旱的气候条件下形成膨胀土层。

随着地质时代的变迁,这些土壤层受到不同的地质作用和温度压力的影响,进一步形成了不同类型的膨胀土。

三、膨胀土的分布特征膨胀土在全球范围内都有分布,主要集中在干旱和半干旱地区以及部分季风气候区。

在中国,膨胀土主要分布在东北、华北、西北和西南等地区。

这些地区的地理环境、气候条件和地质构造为膨胀土的形成提供了有利条件。

膨胀土的分布特征与地形、地貌、气候条件和地质构造等因素密切相关。

在地理上,膨胀土常常分布在山前平原、盆地边缘、丘陵低山区等地形区,这些地区的地质构造较为复杂,多为新生代沉积层。

此外,膨胀土还常常与其它工程地质问题如滑坡、崩塌等相伴而生,对工程建设和地质环境带来潜在的危险。

泥岩在不同水化学环境下的膨胀变形规律

泥岩在不同水化学环境下的膨胀变形规律

泥岩在不同水化学环境下的膨胀变形规律1. 引言1.1 概述泥岩是一种常见的沉积岩石,由于其良好的工程性质和广泛应用,引起了广泛的研究兴趣。

其中,泥岩的膨胀变形特性在工程领域具有重要意义。

随着地下工程建设的不断发展和扩展,对于泥岩在不同水化学环境下膨胀变形规律的研究已成为一个热点问题。

1.2 研究背景过去的几十年中,关于泥岩膨胀行为的研究主要集中在中性水化学环境下。

然而,在实际工程项目中,由于含水体系和岩土接触长期受到不同类型水化学环境的影响,因此需要深入了解泥岩在不同水化学环境下的膨胀变形规律。

1.3 研究意义通过全面了解泥岩在不同水化学环境条件下的膨胀变形规律,可以为地质灾害评估、地下工程设计以及桥梁、隧道等土木结构物设计提供重要依据。

此外,该信息对于开展泥岩膨胀特性的数值模拟研究也具有重要意义。

总之,本文旨在分析和论述不同水化学环境下泥岩的膨胀变形规律。

首先介绍了泥岩的基本特性,包括其成分、结构以及水化学性质。

然后,详细探讨了泥岩在中性、酸性和碱性水化学环境下的膨胀规律。

接下来,通过实验研究与数据分析,进一步验证并解释了不同水化学环境对泥岩膨胀行为的影响。

最后,给出结论和展望,展望未来在这个领域进行深入研究所需关注的问题和方向。

2. 泥岩的基本特性:2.1 成分和结构:泥岩主要由粘土矿物、碎屑颗粒和有机质等组成。

其中,粘土矿物是主要的成分之一,其含量通常在30%到50%之间。

常见的粘土矿物有膨润土、伊利石和高岭石等。

此外,泥岩中还包含一些非骨架型颗粒,如石英、长石和云母等。

这些颗粒与粘土矿物共同构成了泥岩的骨架结构。

2.2 水化学性质:泥岩的水化学性质是指其在水环境下的化学反应特性。

当泥岩与水接触时,会发生吸水膨胀过程,这是由于泥岩中的粘土颗粒具有吸湿膨胀的特性所致。

此外,泥岩还能通过电解质离子交换来吸附溶液中的离子,从而影响其力学行为。

2.3 膨胀变形机制:泥岩在不同水化学环境下具有不同的膨胀变形机制。

粉质粘土变形模量

粉质粘土变形模量

粉质粘土变形模量1.引言1.1 概述粉质粘土是土壤力学中的一种重要土层类型,其变形模量是描述粉质粘土在承受应力后的变形性质的重要参数。

变形模量反映了粉质粘土在应力作用下的变形能力和刚度,对于土壤力学和工程设计具有重要的指导意义。

在土壤工程中,粉质粘土被广泛用于填土、承载、基础构筑物和地基改良等方面。

然而,由于粉质粘土的特殊性质,其变形模量常常会受到许多复杂因素的影响。

因此,研究粉质粘土变形模量的特性和影响因素对于深入了解粉质粘土的力学行为以及工程设计与施工具有重要意义。

本文将首先介绍变形模量的定义和基本概念,然后重点介绍粉质粘土的特性,包括其颗粒组成、结构特点以及力学性质等方面的内容。

随后,将对粉质粘土变形模量的影响因素进行深入分析和探讨,包括含水量、固结状态、加载历史、有效应力和温度等因素对变形模量的影响。

从理论和实践角度出发,本文旨在探索粉质粘土变形模量的特性和变化规律,并为相关领域的工程师和研究人员提供一些参考和借鉴,以便更好地理解和应用粉质粘土在土木工程领域中的变形特性。

通过此文的阐述,相信可以为粉质粘土的工程应用和地质灾害防治等方面提供一定的理论指导和实践经验。

1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章的结构是指文章的整体组成和布局。

一个清晰的结构可以使读者更好地理解文章的内容和逻辑,因此对于长文来说,合理的结构显得尤为重要。

首先,在引言部分,我们介绍了本文的概述、文章的结构和目的。

这些内容使读者对文章的主题有一个整体的了解,并且知道他们可以在接下来的内容中期待什么。

接下来,正文部分是我们对于“粉质粘土变形模量”的详细阐述。

在2.1节中,我们会定义和解释什么是变形模量,可以从数学、物理等角度进行介绍。

我们通过对粉质粘土的性质进行分析,来说明为什么变形模量对于粉质粘土而言是一个重要的参数。

在2.2节中,我们将详细介绍粉质粘土的特性。

这可能包括粉质粘土的成分、结构、物理特性、水分含量等方面的内容。

膨胀土干湿循环效应与微观机制研究

膨胀土干湿循环效应与微观机制研究

膨胀土干湿循环效应与微观机制研究一、本文概述膨胀土是一种特殊的黏性土,其独特的体积变化特性使得它在工程应用中具有重要的研究价值。

本文旨在深入探讨膨胀土在干湿循环作用下的效应及其微观机制,以期为解决膨胀土地区的工程问题提供理论依据。

文章首先介绍了膨胀土的基本特性,包括其成因、分类、分布和工程特性等。

随后,重点分析了干湿循环对膨胀土的物理性质、力学性质及微观结构的影响,探讨了膨胀土在干湿循环作用下的变形规律。

在此基础上,文章通过一系列室内外试验,深入研究了膨胀土干湿循环效应的微观机制,揭示了膨胀土体积变化的内在原因。

文章总结了膨胀土干湿循环效应的研究成果,并提出了相应的工程应用建议,以期为膨胀土地区的工程建设提供有益的参考。

二、膨胀土干湿循环效应膨胀土作为一种特殊的土类,其最显著的特征是在吸水和失水过程中发生的显著体积变化。

这种变化不仅影响了土的工程性质,还可能对建筑物和基础设施的安全稳定性造成威胁。

因此,研究膨胀土在干湿循环下的效应具有重要意义。

在干湿循环过程中,膨胀土的体积变化主要表现为吸水膨胀和失水收缩。

当膨胀土处于湿润状态时,土颗粒间的水分增加,使得土颗粒间的距离增大,导致土的体积膨胀。

相反,当膨胀土失水时,土颗粒间的水分减少,土颗粒间的距离减小,导致土的体积收缩。

这种周期性的体积变化不仅会导致土的密度、孔隙率和渗透率等物理性质的改变,还会引起土的力学性质的变化。

在干湿循环过程中,膨胀土的力学性质也会发生显著变化。

由于体积的变化,土的抗剪强度、压缩模量和变形模量等力学指标都会受到影响。

特别是在反复干湿循环下,土的抗剪强度会逐渐降低,土的压缩性和变形性会增加,使得土的稳定性降低。

干湿循环还会对膨胀土的微观结构产生影响。

在吸水膨胀过程中,土颗粒间的距离增大,颗粒间的连接变得松散,土的微观结构发生破坏。

而在失水收缩过程中,土颗粒间的距离减小,颗粒间的连接变得更加紧密,土的微观结构得到一定程度的恢复。

苏丹黑粘土膨胀特性

苏丹黑粘土膨胀特性

苏丹黑粘土的膨胀特性摘要:本文重点描述了苏丹共和国尼罗河流域广泛分布的黑粘土的宏观特征、空间分布、沉积环境、物理力学性质。

尤其对黑粘土的膨胀性进行了分析,认为苏丹黑粘土普遍具有膨胀性,并且其膨胀潜势具有上层强,下层弱的特点。

以期能够给在苏丹从事水利水电、市政设施、工业和民用建筑以及道路交通等领域的施工的岩土工程界的人士参考。

关键词:黑粘土、膨胀性、苏丹、尼罗河theexpansibilityofblack clayinsudanabstract: this paper mainly describes the nile valleyof republic of sudan widely distributed black clay and its macro feature 、space distribution,sedimentary environment、physical and mechanical properties .this papermakes analysis especially for the expansibility of black clay , itthinks that sudan black clay are generally have the expansibility, andit has features :the upper layer of its expansion potential is strong ,the under layeris weak . i hope this paper can give reference to the people who engaged in water conservancy and hydropower 、municipal facilities 、industrial and civil construction and road traffic and other areas of the geotechnical engineering people in sudan.key words:black clay; expansibility;sudan;the nile river引言非洲的母亲河----尼罗河,从南到北纵贯苏丹共和国(简称苏丹)全境,在首都喀土穆以南分为两支,西支为白尼罗河,东支为青尼罗河。

粘土烧结砖吸湿膨胀的动力学特性

粘土烧结砖吸湿膨胀的动力学特性

小 , 导 出其激 活 能并不是 一 个常量 , 其 平均值 约为 :0k/ l 5k/ o。 推 但 7 J mo~7 l l o t
关键 词 : 土烧 结砖 ; 粘 吸湿膨 胀 ; 验 ; 力学特 性 ; 究和 探讨 实 动 研
中图 分 类 号 :U5 20 文 献标 识 码 : 文 章 编 号 :0 1 6 4 2 1 】2 0 0 — 4 T 2 .1 A 1 0 ~ 9 5(0 1 0 — 0 5 0
a d i v rg au s7 Jmo n t a ea ev lei 0 k / l一 7 Jmo. s 5 k/ 1
Ke o d ir d c a rc ,mo su e e p n in, e t y a c h r c e si s e e r h a d d s u so y W r s:f e ly b k i it r x a so t s,d n mi sc a a t r tc ,r s a c n ic s i n i
mosu e e p n in frt i d fca rc ;fn l e i e ha h c ia in e e g sn ta c n t n , it r x a so o wo k n s o l y b ik i a l d rv s t tt e a tv to n r i o o sa t y y
本 栏 编 辑 : 爱 玲 孙
粘 土 烧 结 砖 吸 湿 膨 胀 的 动 力 学 特 性
蔡 祖 光 ( 南 湘 潭新 世 纪机 械 股 份 有 限 公 司 . 南 湘 潭 4 10 ) 湖 湖 1 12
摘 要 : 究 了粘 土烧 结砖吸 湿膨胀 的 动 力学特 性 , 示 出作 为粘 土烧 结砖 吸 湿膨胀 过 程 中激 活 能源 的 研 揭 过 热饱 和水 蒸 气的能 量与 绝对 温度之 间 的关 系. 试 了两类粘 土 烧结砖 吸 湿膨胀 过程 所 需激 活能 的大 测

粘土的水化膨胀作用

粘土的水化膨胀作用
②吸附水/束缚水
存在方式:由于分子间引力和静电引力,具有极性的水分子可以吸附到带电的粘土表面上
在粘土颗粒周围形成一层水化膜
运动方式:这部分水可以随粘土颗粒一起运动,所以也称为束缚水
③自由水
存在方式:这部分水存在于粘土颗粒的孔穴或孔道中
运动方式:不受粘土的束缚,可以自由的运动
3、粘土水化膨胀的过程
各种粘土都会吸水膨胀,只是不同的粘土矿物水化膨胀的程度不同而已
水分子易沿着硅氧层面进入晶层间,使层间距离增大,引起粘土的体积膨胀
伊利石粘土矿物(2:1),晶体结构与蒙脱石矿物相同,但层间有水化能力小的K+存在,K+镶嵌在粘土硅氧层的六角空穴中,把两硅氧层锁紧,晶格置换现象少
水不易进入层间,粘土不易水化膨胀
高岭石粘土矿物(1:1),层间易形成氢键,晶胞联结紧密,几乎无晶格置换现象,阳离子交换容量低
粘土的水化膨胀作用
1、定义
水化膨胀:粘土吸水后体积增大的性质
膨胀性是衡量粘土亲水性的指标,亲水性越强,吸水量越大,水化膨胀越厉害
2、粘土矿物的水份
粘土矿物的水分按其存在的状态可以分为结晶水、吸附水和自由水三种类型。
①结晶水
存在方式:这种水是粘土矿物晶体构造的一部分
运动方式:只有温度高于300度以上时,结晶受到破坏,这部分水来释放出来
力B:黏土单元晶层—层间阳离子—黏土单元晶层之间的静电力
A<B——黏土只发生晶格膨胀(如钙土);A>B——黏土发生渗透膨胀,形成扩散双电层(如钠土)
③水溶液中电解质的浓度和有机处理剂含量
水溶液中电解质浓度增加,因离子水化与粘土水化争夺水分子,使粘土直连吸附水分子的能力降低
其次阳离子数目增多,挤压扩散层,使粘土的水化膜减薄。总起来是使粘土的水化膨胀作用减弱

粘土的循环膨胀行为

粘土的循环膨胀行为

粘土的循环膨胀行为摘要这篇文章探讨了循环润湿和干燥对粘土膨胀特性的影响。

为此,我们在伊尔比德(乔丹北部的一个城市)的不同地点获得了六个膨胀土壤样本。

每个周期后,膨胀势和膨胀压力都被测定。

此外,循环膨胀前后的样本土壤的微观结构也被测定。

实验数据表明,在重复润湿和干燥下,每个周期后土壤出现疲劳的症状,导致膨胀能力降低。

此外。

值得注意的是,第一个周期引起了膨胀势的降低,随着周期数量的增加,我们观察到额外的膨胀势的降低,最终达到平衡状态。

所用的六种类型的土壤的平衡循环数介于4和5之间。

在每个干湿循环下,扫描电子显微照片清楚地显示一个连续的颗粒重排。

由于结构沿层理的集成,导致了结构元素较低的定位。

最终造成相应吸水能力的降低,从而减少了膨胀。

引言土壤膨胀是一种常见的自然现象,它由土壤湿润引起,并导致体积的增加。

众所周知,膨胀粘土可能会引起相当大的危害,从而严重损害土木工程的结构。

通常,岩土工程实践中,膨胀潜力用一个润湿周期来评估。

但是,粘土在自然界中发现时,含水量通常处于变化中,同时也进行着循环的膨胀和收缩,这一现象对土壤性质有显著的影响。

(Allam and Sridharan 1981).粘土的循环膨胀和收缩和与此相关的基础运动可能会导致结构的开裂和疲劳。

循环膨胀是指一个土样起初湿润并允许膨胀,然后在室温下(或直接暴露在阳光下),干燥至它的初始水分含量(或更少),然后再湿润膨胀,再干燥等等。

一些研究人员已经解决了土壤的循环胀缩问题。

一些研究者得出的结论是,一方面,当粘土样本经过反复充分溶胀,然后允许其干燥至初始含水量时,每个周期后都显示疲劳,从而表现出更少的扩张。

在另一方面。

Popesco(1980). Osipov. (1987)和Day (1994)等人发现,膨胀势随润湿和干燥周期数目的增加而增大。

然而,所有先前报道的研究指出,膨胀在约3至5次循环后,可达到一个平衡状态。

图1描绘了不同的研究者得到的不同周期数下的膨胀势的变化。

膨胀土的概念

膨胀土的概念

膨胀土的概念
膨胀土,也称为膨胀性土壤或胀土,是一种在湿润状态下容易吸水、发生体积膨胀的土壤。

膨胀土主要是由于其中的粘土矿物含量较高,粒度细小,表面带有一层水合层,且能够吸附水分。

当膨胀土遇水时,水分分子进入土壤颗粒内部,使水合层膨胀,导致整个土壤体积增大。

膨胀土在干燥状态下会收缩,而在湿润状态下会膨胀。

这种膨胀和收缩的特性对土壤的工程性质有重要影响,特别是对土壤的稳定性和承载力有着明显的影响。

膨胀土在干湿交替的情况下容易引起土体的不均匀变形,导致土壤的开裂、坡面的破坏甚至建筑物的沉降。

工程上通常采取措施来处理或控制膨胀土的问题,如湿润和加压,利用添加剂改变土壤结构或者使用表面覆盖防止水分进入土壤等。

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粘土的循环膨胀行为摘要这篇文章探讨了循环润湿和干燥对粘土膨胀特性的影响。

为此,我们在伊尔比德(乔丹北部的一个城市)的不同地点获得了六个膨胀土壤样本。

每个周期后,膨胀势和膨胀压力都被测定。

此外,循环膨胀前后的样本土壤的微观结构也被测定。

实验数据表明,在重复润湿和干燥下,每个周期后土壤出现疲劳的症状,导致膨胀能力降低。

此外。

值得注意的是,第一个周期引起了膨胀势的降低,随着周期数量的增加,我们观察到额外的膨胀势的降低,最终达到平衡状态。

所用的六种类型的土壤的平衡循环数介于4和5之间。

在每个干湿循环下,扫描电子显微照片清楚地显示一个连续的颗粒重排。

由于结构沿层理的集成,导致了结构元素较低的定位。

最终造成相应吸水能力的降低,从而减少了膨胀。

引言土壤膨胀是一种常见的自然现象,它由土壤湿润引起,并导致体积的增加。

众所周知,膨胀粘土可能会引起相当大的危害,从而严重损害土木工程的结构。

通常,岩土工程实践中,膨胀潜力用一个润湿周期来评估。

但是,粘土在自然界中发现时,含水量通常处于变化中,同时也进行着循环的膨胀和收缩,这一现象对土壤性质有显著的影响。

(Allam and Sridharan 1981).粘土的循环膨胀和收缩和与此相关的基础运动可能会导致结构的开裂和疲劳。

循环膨胀是指一个土样起初湿润并允许膨胀,然后在室温下(或直接暴露在阳光下),干燥至它的初始水分含量(或更少),然后再湿润膨胀,再干燥等等。

一些研究人员已经解决了土壤的循环胀缩问题。

一些研究者得出的结论是,一方面,当粘土样本经过反复充分溶胀,然后允许其干燥至初始含水量时,每个周期后都显示疲劳,从而表现出更少的扩张。

在另一方面。

Popesco(1980). Osipov . (1987).和Day (1994) 等人发现,膨胀势随润湿和干燥周期数目的增加而增大。

然而,所有先前报道的研究指出,膨胀在约3至5次循环后,可达到一个平衡状态。

图1描绘了不同的研究者得到的不同周期数下的膨胀势的变化。

本研究的基本目的是调查循环膨胀对粘土的膨胀特性的影响。

为此,我们在伊尔比德(乔丹北部的一个城市)的不同地点获得了六个膨胀土样本。

每个周期后,膨胀势和膨胀压力被测定。

此外,循环膨胀前后土壤微结构也被测定,在循环的初始和平衡状态下,在一致性局限下的土壤粘粒含量也被测定。

选定土壤性质的描述以前的调查(Masoud 1988)显示,伊尔比德土壤由50-80 %粘土、10-45%淤泥、2-15%砂、80%的粘土矿物蒙脱石伊利石以及余下的高岭石所组成。

其他信息为,液限的范围从65%到90%,塑性极限为15%和40%之间,缩限从10%变化到20%。

而伊尔比德市处于半干旱地区,所有这些特性显示该区的土壤有膨胀性质。

此外,在这一地区粘土通常为高度非常高的前扩张型的性质(Basma1993).事实上记录清楚地表明,伊尔比德最主要的土木工程问题是由膨胀引起。

进一步的现场和实验室测试(Masoud 1988)表明,伊尔比德土的天然含水量可以被假定为是恒定的3-4米以下的表面。

这个观察可能表明,前3-4米是一个干燥区,这是由于受到过去一年的不同时期干湿循环的影响。

为了实现预期的目标,如前所述,这项研究中使用了从不同位置获得的六种土壤。

这些土壤选择覆盖尽可能广泛的可塑性,表1描述了选定土壤的基本性质。

测试过程和结果重塑土样通过压缩土的天然含水量和干容重(见表1),然后直接进入加固环(76毫米直径和20毫米高度)来制备。

压实的土壤样品被放置在空气干燥的多孔的石头之间的合并单元中,并在6.9 kPa 下进行垂直围压。

应当指出的是,对于每种土样本,我们制备了两种相同的样品,如刚才所提。

第一个样品是用来确定膨胀率,第二个用于评估膨胀压力。

为了确定膨胀的百分比,样品用蒸馏水淹没。

让它充分膨胀至少40小时(或直到得到完整的原发性膨胀)。

在这个阶段,水被移除,合并单元格也被拆除。

测试样品(仍在整合环中)在干燥空气中达到其初始水分含量,实验室环境条件如图2所示。

为了确定水随着时间流失,每个土壤系列用了三个虚拟标本。

对每个样品的水分损失的测量,前3小时时间间隔为15分钟,然后是100分钟至500分钟,最后是一天。

图2显示了六种土壤在不同空气干燥时间下水分含量的减少(三个样本平均值)。

此外,在该图给出的数据显示了恢复样本的初始水含量所需的空气干燥时间,尽管这些经过时间被认为适用于随后的周期。

所有的干燥的样品在下次膨胀循环程序前进行了仔细的称重。

需要指出的是,所有的润湿和干燥周期下,对于所用的六种土壤样本,如图2所示的空气干燥时间,相对于初始水含量,产生了约1%的最大绝对差异。

每个循环中,每种样本经至少48小时的湿润后,也经历了恢复样品初始水分含量所需的空气干燥时间。

由于简洁和空间的限制,只有两个土样本被同时垂直膨胀和收缩,即A和F,如图3所示的时间函数所示,此图清楚地表明,膨胀率在周期初始是最大的,在随后的周期中稳定下降,样本A在4个周期后达到几乎恒定的值,样本F在5个周期后达到几乎恒定的值。

其余样本被观察到类似现象(这里未显示)。

六种样本土壤在第1和第5周期随时间的膨胀率如图4所示。

要指出的是,最初周期的膨胀明显高于第5周期。

此外,仔细检查数据可发现,相对于初始周期(>1 ,440 min),第5个周期需要较少的时间((480-1080 min)来达到最大或稳定状态的原发性膨胀。

这表明,第5个周期时,土壤的渗透性比在初始周期时好。

这可能是由于在湿润和干燥粘土颗粒的聚集导致通透性增加。

这一观察在之后的研究中确定属实。

在不同润湿和干燥周期的数目下,膨胀压力的变化也由恒定的体积膨胀试验确定(或零膨胀试验)。

本试验中,样品被风干到其对应的初始水含量,然后被完全淹没在蒸馏水中。

随着膨胀开始,垂直变形被阻止,样品在每个垂直扩张被连续加载,以保持它们的初始孔隙比。

荷载通过把砂添加到一个塑料袋中并挂在装载臂上而施加。

负载不断增加,直到观察不到膨胀为止。

在这个阶段,膨胀压力通过负载来计算,此负载需要保持样本区域分离的零膨胀。

图5给出了在不同湿润干燥周期下的最大膨胀率和膨胀压力,从这个图看出,对所研究的土壤的一些基本结果为:(1)随着周期数的增加,膨胀和膨胀压力降低;(2)第一个周期后,膨胀和膨胀压力的最大减少量被记录;(3)尽管两个性能都下降,但他们似乎在大约4至5个周期(平衡周期)下达到持平。

这些发现与Chen (1965) 、Dif 和Bluemel(1991)的报道结果一致。

但是与Osipov et al. (1987) 和Day (1994)的报道不一致。

这种差异的一个可能的解释是:这项工作和由Chen (1965) 、Dif 和Bluemel(1991)的工作都允许土壤干燥至他们的初始水含量(即样品被允许部分收缩到初始高度)。

另一方面,Osipov et al. (1987) 和Day (1994)研究的土壤被允许充分收缩至低于他们的初始高度的较低的水含量,直至接近于缩限。

事实上,Day的图1给出的结果(不治疗)中,周期7、8和周期9、10周期的土壤干燥至它的初始高度(样品高度接近于零的变化),两者之间显示了轻微的肿胀的减少。

类似的观察可以在21天的固化周期时的周期8和9之间发现。

循环膨胀粘土的微观结构和物理性质变化粘性土的微结构图像分析,扫描电子显微镜(SEM)观察循环膨胀之前和之后的变化,证明重复干燥和湿润后膨胀特性的减少与与粘土微观结构重建的一致性。

一般来说,在这项研究中使用的土壤中的微观结构变化有共同趋势。

以土壤F为例,土壤F [图6所示的初始样品(a)]有一个动荡的结构,表现为表面具有低程度的微团聚体取向。

第一个周期后图[6(b)],结构元件定位较低,由于沿层理结构的整合而变得更低,然后产生相对较低的水吸收,从而造成较低的膨胀能力。

在第5周期[图6(c)],组织的微结构变得更加均匀,保证了较小的水吸收,造成更小的膨胀。

最初的样品与第1周期的样品之间的结构形成可观察到有趣的显著差异。

这也许可以解释这样的事实:润湿和干燥有助于最大膨胀的大幅度减少。

除SEM分析外。

初始土壤和平衡循环后的土壤的基本性质,即液限、塑性指数和粘土含量也被估计,这些值在表2中列出。

结果清楚地表明,干湿循环减少粘土含量和降低了粘土可塑性。

可塑性等特点减少的主要原因,是由于干燥造成的粒子聚集导致特定的表面面积的减少,从而与水的相互作用下降,导致液限降低。

Subba Rao和satydas(1987)提出类似的行为,并表示饱和土壤的干燥引起的颗粒收缩和土体胶结。

这种现象可以归因于单个粒子间形成的毛细管弯液面造成的表面张力的增加。

这种力量与它们之间的颗粒大小和距离相关。

空气干燥造成粒子间紧密连接并产生范德华力,这期间小颗粒间的分离产生显著的毛细管压力,这个过程是不可逆转的。

由此产生的粒子聚集减少可用的表面与水的相互作用和,并因此造成粘土含量和可塑性的减少。

这必然会导致膨胀和膨胀压力的减少的量的,随着周期数增加到一个点使得达到一个稳定或平衡状态。

结论基于本研究的实验结果分析,研究得出了以下结论。

在重复湿润和干燥下,土壤在每个周期后显示疲劳的症状,这导致膨胀能力的降低。

所获得的数据证明,随着周期的数量的增加,第1个周期引起最大程度的膨胀势降低。

达到平衡状态时,观察到膨胀势水平进一步降低。

所用的六种类型土壤,平衡周期介于4和5之间。

在干湿循环下,扫描电子显微照片清楚地显示一个连续的颗粒重排。

由于沿层理结构的整合,导致了较低的结构元素取向,最终造成相应吸水能力降低,从而减少膨胀。

循环的干燥湿润造成在最初和最后的周期之间粘土含量和可塑性(LL和PI)的降低,导致粒子凝集。

这不可避免地造成膨胀特性的减少。

最后应该重申,这项工作的结果与Chen (1965) 、Dif 和Bluemel(1991)的结果一致,但是与Osipov et al. (1987) 和Day (1994)的结果不一致。

因此,作者说明一个允许部分收缩到其初始水分含量的土壤样本,在干湿循环中会发生膨胀的减少。

另一方面,如果样品是完全收缩到收缩极限或更少,可能会观察到膨胀增加。

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