单轴条件下毕节红黏土的力学特性及灵敏度
红黏土及其特征
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红黏土及其特征一、红黏土的定义与分布1.定义我国红黏土的研究始于20世纪50年代后期,不同研究阶段对红黏土有过相应的描述和定义,最新的研究认为:红黏土是碳酸盐岩系出露区的岩石,经过更新世以来在湿热的环境中,由岩变土一系列的红土化作用,形成并覆盖于基岩上,呈棕红、褐黄等色的高塑性黏土。
其土性特征是液限wL大于55%,湿度状态的垂向变化有明显上部硬下部软的规律,失水后具有较大收缩性,土体中裂隙发育等。
已形成的红黏土,经后期水流搬运,仍然保留着红黏土的基本特征,其wL一般大于45%,称为次生红黏土。
早期研究对红黏土的特征概括为:红黏土成土母岩是碳酸盐类岩石,系由化学风化或残坡积而形成,塑性指数IP大于20,天然含水率接近塑限,天然孔隙比大于1.0,饱和度Sr大于85%以及土的压缩性低等。
在以后的研究中,是基于一些考虑才予以调整的。
关于成土母岩,鉴于在碳酸盐岩分布区内,经常夹杂着一些非碳酸盐类岩石,它们的风化物与碳酸盐类岩石的风化物是混杂的,都构成了这些地段红黏土成土的物质来源,因此,定义红黏土的成土母岩时,把由碳酸盐类岩石扩大为碳酸盐岩系岩石更确切。
提出红黏土是红土化作用的产物,是考虑到“红土化”一词在第四纪地质学、土壤学中早已赋予固有的含义,用它来概括红黏土的成因,既表征了红黏土成土的介质环境、由岩到土的一系列地球化学过程及成土之后新生黏土矿物再演变的全过程,它较之笼统地称之为化学风化或残坡积成因要明确全面得多。
红黏土虽然塑性高,但其中有一部分土的液限和塑限都很高,以致塑性指数与一般黏土、老黏土相近,相关分析表明,液限在反映红黏土特征上比较敏感,故而用wL 取代IP作为反映土性的特征指标。
从wL—e相关图中,对应于wL为45与50时的孔隙比e值为0.9与1.0,因此,只要确定了液限wL值,也就无需再提孔隙比e。
统计表明,红黏土的湿度状态大部分为坚硬与硬塑状,但仍有占总量25%者为可塑、软塑以至流塑状态。
红粘土工程性质及特征
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红粘土工程性质及特征红粘土的工程性质红粘土是指在湿热气候条件下碳酸盐系岩石经过第四系以来的红土化作用形成并掩盖于基岩上,呈棕红、褐黄等色的高塑性土。
其主要特征是:1、液限(wL)大于50%、孔隙比(e)大于1.0;2、沿埋藏深度从上到下含水量增加,土质由硬到软明显变化;3、在自然状况下,虽然膨胀率甚微,但失水收缩剧烈,故表面收缩,裂隙发育。
4、红粘土经后期水流再搬运,可在一些近代冲沟,洼谷、阶地、山麓等处积累于各类岩石上而成为次生红粘土,由于其搬运不远,很少外来物质,仍旧保持红粘土基本特征,液限(wL)大于45%,孔隙比(e)大于0.9.红粘土是一种区域性特别土,主要分布在贵州、广西、云南地区,在湖南、湖北、安徽、四川等省也有局部分布。
地貌一般发育在高原夷平面、台地、丘陵、低山斜坡及凹地上,厚度多在5米~15米,自然条件下,红粘土含水量一般较高,结构疏松,但强度较高,往往被误认为是较好的地基土。
由于红粘土的收缩性很强,当水平方向厚度变化不大时,极易引起不匀称沉陷而导致建筑破坏。
红粘土的一般性质可以归纳为:1.自然含水量和孔隙比较高,一般分别为30%~60%和1.1~1.7.且多到处于饱和状态,饱和度在85%以上。
2.含较多的铁锰元素,因而其比重较大,一般为2.76~2.90.3.粘粒含量高常超过50%,可塑性指标较高;含水比为0.5~0.8,且多为硬塑状态和坚硬或可塑状态;压缩性低,强度较高,压缩系数一般为0.1MPa-1~0.4MPa-1,固结快剪的C一般为0.04MPa-1~0.09MPa-1,内摩擦角一般为10°~18°。
各指标变化幅度大,具有高分散性。
4.透水性微弱,多为裂隙水和上层滞水。
5.红粘土的的厚度变化很大,主要有基岩的起伏和风化深度不同所致。
红粘土的工程性质红粘土是指在湿热气候条件下碳酸盐系岩石经过第四系以来的红土化作用形成并掩盖于基岩上,呈棕红、褐黄等色的高塑性土。
贵州某地红粘土的压实性评价
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贵州某地红粘土的压实性评价摘要:本文对贵州某地红粘土代表性土类的特性指标进行回归分析,建立了相关式,初步分析影响红粘土压实性的主要因素,并提出选用红粘土作为公路路基填料的建议。
关键词:红粘土最大干密度最优含水量液限含水量相关性一、红粘土的特性红粘土是碳酸盐岩系岩石,经第四纪以来的红土化作用,形成并覆盖于碳酸盐岩系之上,呈棕红、褐黄等色的高塑性粘土。
红粘土具有较特殊的工程特性,尤其是该类土出现的物理性质与力学性质不一致的现象,即物理性质差,高液限、高塑限、大孔隙比等;但力学性质较好,强度高、变形小等,是一种区域性特殊土。
本文所讨论的贵州某地红粘土的粘粒含量一般在50%~70%,液限含水量在30%~80%,最大干密度一般在1.50~1.80g/cm3,最优含水量一般在15.0%~25.0%,具有不同程度的胀缩性。
二、土的压实机理土的压实性试验是将扰动土样用人工或机械方法,在规定体积的金属筒内,击实到一定程度,使土样变形,体积减小,以致密实。
土样在击实过程中,受上部反复冲力的作用,土粒之间,发生了相对位移,在相互挤紧的过程中,有的被挤压到比它大的孔隙中去,致使土的结构重新调整,密度增大。
但不是任何情况下都能达到的,它与土体的含水量有密切的关系,现将试验的击实曲线(图1)划分为三个阶段。
图1击实曲线第Ⅰ阶段,当少量的水与土作用,此时土处在松散,含水量偏干时的固体状态,土粒表面只有少量的薄膜水,水膜润滑作用不明显,土粒间存在着较大的粒间引力和摩擦力,在外力作用下难以克服,土的机构只能小范围调整。
因此,土粒间相对位移不显著,有的难以挤压到比它大的孔隙中去,土的密度减小。
第Ⅱ阶段,当土中水不断增加,此时土处在含水量微湿,用手能捏成团的半固体状态,土粒表面水膜增厚,这层水膜起到了粒间的润滑作用,相应地引力减弱,在外力作用下,足以克服土粒间的摩擦力。
由于土粒尚未饱和,孔隙中空气容易向外逸出。
因此,土的机构大幅度调整,相对位移显著,土粒间相互挤压,有的较容易挤压到比它大的孔隙中去,土的密度增大。
单轴试验条件下粘土的粘塑性与模拟计算
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粘土的粘塑性一直是土力学研究中的一个重要 课题,不少研究者对这一课题进行过研究,且提出 了一些比较适用的力学模型 少研究者
[3,4] [1,2]
。与此同时,有不
认为,粘土的粘塑性不是由粘土固结
时孔隙水压力的消散而引起的,而是与粘土的固体 颗粒的力学性能有关。然而,孔隙水压力消散速度 对粘土粘塑性是否产生影响仍然没有得到确定的解 答,且在已往的研究中,粘土的力学特性,包括弹 性、塑性以及粘性往往直接与时间建立了联系,使 得问题变得非常复杂,难以准确描述粘土在不同应 变率条件下的粘塑性
[5~7]
。因此,有必要对粘土的
粘塑性进行进一步的研究,以获得能够客观反应粘 土粘塑性,又简单适用的本构方程。 本研究采用饱和、湿润、风干以及烘干的藤森 粘土进行了不同应变率条件下单轴排水固结试验。 试验包括对试样进行的蠕变以及卸载、重复加载试 验。试验结果表明,藤森粘土的粘塑性具有等时特 性 ;而且,藤森粘土所表现出的粘塑性与粘土含 水量的大小无关。另外,本文还采用了一种非线性 三要素模型对这种等时特性进行了模拟计算。模拟 结果表明,藤森粘土的粘塑性可以用非线性三要素 模型进行很好的描述。
4
图2 Fig.2 湿润藤森粘土的轴向应变–应力关系 Relation between axial strain and axial stress of wet Fujinomori clay
三要素模型与试验结果模拟
非线性三要素模型是用来描述粘土的应力–应
变特性的本构模型 [10
~ 12]
。根据非线性三要素模型
& 由弹性应变率 ε &e ( 见 图 5) , 粘 土 的 应 变 率 ε
&e = σ & / E e (σ ) , E e (σ ) 为弹性模量)和不可恢复应 (ε
红粘土的击实特性与力学强度特性
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红粘土的击实特性与力学强度特性吴福泉;孙从青;詹武青【摘要】以击实试验研究了江西省某高速公路施工现场红粘土的击实特性,并采用承载比(CBR)试验和无侧限抗压强度试验研究了其强度特性.试验结果表明,湿法确定的最大干密度偏小、最佳含水率偏大;不同土样的击实特性存在差异;击实功越大,最大干密度越大、最佳含水率越小;含水率、压实度对红粘土强度影响较大,高于最佳含水率3%左右时红粘土强度达到最大值,强度随压实度增大而提高.【期刊名称】《湖南交通科技》【年(卷),期】2017(043)003【总页数】4页(P25-27,46)【关键词】红粘土;击实试验;承载比试验;含水率;压实度【作者】吴福泉;孙从青;詹武青【作者单位】江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025;江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025;江西省高速公路投资集团有限责任公司,江西南昌330025【正文语种】中文【中图分类】U416.03红粘土是由碳酸盐类岩石在温湿条件下经风化和红土化后形成的褐黄、褐红色坡积、残积粘性土。
我国红粘土主要分布在南方碳酸盐岩系地层上,大面积分布区主要集中在云贵高原、广西中、西部和湖南西部等地,在四川东南部及浙江西部、江苏南部、江西北部也有零星分布。
红粘土具有高分散性、高孔隙比、高天然含水率、高液限、强度高、压缩性较低、失水收缩显著、裂隙发育等特征[1],是一种典型的特殊土。
红粘土含水率较低或较高时,压实困难,难以满足压实度要求,增加压实功则会出现弹簧土现象[2]。
因此,红粘土的压实特性和压实后强度特性是影响其工程性能的关键。
土体压实是使土颗粒逐渐紧密、减少孔隙的过程,保证土体的压实可提高承载能力、降低压缩性和渗透能力。
武明[3]、谈云志[4]分别研究了红粘土强度和变形性质,发现随干密度增大,孔隙越小,红粘土的有效粘聚力、有效内摩擦角和吸力摩擦角均呈线性增大,水分因毛细作用而上升的高度也越小、速度越慢。
贵州红粘土工程地质特征探讨
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贵州红粘土工程地质特征探讨
刘前明
【期刊名称】《中国煤炭地质》
【年(卷),期】2002(014)002
【摘要】贵州为典型的喀斯特地貌,广泛分布的碳酸盐岩,亚热带的温湿季风气候,为红粘土的形成提供了良好条件,在地表除基岩裸露地段外,普遍分布着一层棕红、褐黄色高塑性红粘土.红粘土是一种区域性特殊土,具有表面收缩、上硬下软、裂隙发育的特征.这类土虽然具有较高的天然含水率及孔隙比大的弱点,但也具有较高的地基强度与较低的地基压缩性,是良好的建筑基础.
【总页数】3页(P47-48,55)
【作者】刘前明
【作者单位】贵州省煤田地质局113勘探队,贵州贵阳市550023
【正文语种】中文
【中图分类】P642.13;TU470.2
【相关文献】
1.贵州毕节地区滑坡带红粘土水敏性探讨 [J], 李利峰;程雪琴;王松;韩六平
2.对贵州红粘土的剖面特征分析及成因的探讨 [J], 宋昌隆;赵蕾
3.几内亚红粘土的工程地质特征及成因探讨 [J], 冷红蕾;王文娴
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地基基础处理技术第二章6红粘土
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第六节红粘土一、红粘土的形成和分布(一)红粘土的定义与形成条件1.红粘土的定义:碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红或褐黄等色的高塑性粘土称为原生红粘土。
其液限一般大于或等于50%,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育。
经再搬运、沉积后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%的粘土称为次生红粘土。
2.红粘土的形成,一般应具备气候和岩性两个条件。
(1)气候条件:气候变化大,年降水量大于蒸发量,因而气候潮湿,有利于岩石的机械风化和化学风化,风化的结果便形成红粘土。
(2)岩性条件:主要为碳酸盐类岩石。
当岩层褶皱发育,岩石破碎,易于风化时,更易形成红粘土。
(二)红粘土的分布规律红粘土主要为残积、坡积类型,因而其分布多在山区或丘陵地带。
这种受形成条件所控制的土,为一种区域性的特殊性土。
在我国以贵州、云南、广西省(区)分布最为广泛和典型,其次在安徽、川东、粤北、鄂西和湘西也有分布。
一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中。
其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关,分布在盆地或洼地时,其厚度变化大体是边缘较薄,向中间逐渐增厚;分布在基岩面或风化面上时,则取决于基岩起伏和风化层深度。
当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽等较发育时,上覆红粘土的厚度变化极大,常有咫尺之隔,竟相差10rn之多;就地区论,贵州的红粘土厚度约3~6m,超过l0m者较少,云南地区一般为7~8m,个别地段可达10~20m;湘西、鄂西、广西等地一般在10m 左右。
二、红粘土的工程地质特征(一)红粘土的物理力学性质1.红粘土物理力学指标的经验值红粘土的物理力学指标的经验值见表2-6-1。
红粘土物理力学性质的经验值表2-6-12.红粘土物理力学性质的基本特点从表2-6-1可看出红粘土具有两大特点。
一是土的天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限、塑限)很高,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性;二是各种指标的变化幅度很大。
红粘土中小于0.005mm的粘粒含量为60~80%,其中小于0.002mm的胶粒占40~70%,使红粘土具有高分散性。
毕节机场红粘土地基的工程特性研究
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Su y0 nier gC aatr t s f e l on ai ieArot td UE g ei h rc ii dCa F u d t ni Bj i r n n e sc o R y o n i p
第9 卷第 6 期
201 年 1 1 2月
水 利与建 筑工 程学 报
Ju a o Wa r eore adAci c r or l f t s cs n r t t a n eR u heu l
Vo . 19 No. 6 D e. 2 e . 01 1
me ta d s t e n .He , a c r ig t h n e t ain a d ts e u t ffu d t n te t g,s c s e t r x i r n et me t l e r c o dn o te iv si to n e tr s ls o o n ai r ai g o n u h a p cs a e e —
场 红粘 土地基 的物理力学性质较差 , 对机场 填方边 坡稳 定性 和机场跑 道 的沉 降与 不均匀 沉降影 响大 。
本文根据现场勘察及地基处理检测资料 , 对毕节机场 红粘土 的空间分 布特征 、 基本物 理力学性 质 、 红粘
土地基 的承载特性 、 击实特性和膨胀性进行 阐述 , 在此基础上提出了红粘土地基的加固处 理方 案。
2研 Lbro u t n r m n adGoa dPe no , n t . ao tyo r v o e n ehz r e i Misyo a r fK sE i n t r u v tn i r f ̄ o i ,Cio n ei ,Ci n n dz lU vsy  ̄y , lh t i rt  ̄ a 500 ,C/ ) 533 h a n
贵州地区红黏土力学指标试验研究
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( 贵' ) ' l ' l O i l i 范大学 材料 与建 筑 工程学 院 ,贵 州 贵 阳 5 5 0 0 2 5 )
摘 要 :贵 州 地 区 红 黏 土 属 于 特 殊 性 土 , 具 有 明 显 的
地域特 征 ,本文通过 大量 室 内试 验得 出 了贵 州省贵 安新 区 大学城 附近红黏 土的 力学指 标 ,可 为本地 区红黏 土 科 学研 究提供 基础性数据 ,同时亦可供本地 区工程建设参考使 用。 关键 词 :红黏 土、 直剪试 验、抗 剪 强度 、粘 聚 力、 内
r =o - t a n t k+c ( 1 )
注: 环 刀重约4 3 g , 内径 6 . 1 8 e m, 高2 e l l 1 , 容积 6 0 c m 。 。
式 中 r 一 土 的抗 剪 强 度 , k P a ;
一
2 )含水率测试 。含水率测试采用烘 干法进行测试 ,测 试 结 果 见 表 2所 示 。
第4 1 卷 第3 期
2 01 5 年 6 月
I ・ J 材
S i c h u an Bu i l d i n e Ma t e r i al s
Vo 1 . 41 5
贵 州 地 区 红 黏 土 力 学 指 标 试 验 研 究
摩擦 角 中 图 分 类 号 :T U 4 1 1 . 3 文 献标 志 码 :B 文章编号 : 1 6 7 2— 4 0 1 1 ( 2 0 1 5) 0 3— 0 0 2 3—0 3
D O I : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 6 7 2— 4 0 1 1 . 2 0 1 5 . 0 3 . 0 1 2
红粘土的物理性与力学性质的探讨
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红粘土的物理性与力学性质的探讨摘要:红粘土分布在我国各地,是几大特殊土之一,随着我国社会经济的不断发展,人们的生活水平也在不断提高,红粘土也逐渐应用于各类项目的建设中,研究和分析红粘土的物理性和力学性质就显得尤为重要,更好地了解其物理性和力学性质能够提高其应用程度和项目的建设质量。
本文通过相关实验研究和相关工程数据分析了红粘土的物理性和力学性质,以供相关人员进行参考。
关键词:红粘土;物理性;力学性质;对比分析引言:红粘土具有极高的使用价值,在工程的建设中被广泛应用,所以,研究和分析红粘土的物理性和力学性质有着十分重要的意义,对工程的建设和发展也存在着积极的影响,能够正确高效地解决在工程建设中出现的问题。
1.基本物理性质红粘土由不同的矿物成分和化学成分组成,有其独特的结构特征,这些方面都决定了红粘土的物理性质。
红粘土分布在我国全国各地,不同区域的红土化程度也存在差异,因此其物理性质也有所不同。
通过对比不同地区红粘土的指标,可以看出红粘土的特性和不同之处。
对比的土样样品,一些是使用相关取土设备进行的直接取样;一些是通过取土器在钻孔中取得。
取样的深度是 1.5米-8.0米,样品颜色均为褐红色、棕红色,呈细小颗粒。
通过符合相关标准的试验,以上红粘土的物理性质和各项指标如下表所示:以上表格的绘制和建立,对诸多与红粘土试验相关的资料进行了参考和结合应用,根据以上数据表明,红粘土中天然含水率较高,孔隙比较大,当红粘土处于硬塑状态时压缩性较低,抗剪强度也较大,比一般粘土承载力相对高一些;当红粘土处于可塑状态时,压缩性变大,甚至达到高压缩性,摩擦角虽然变化不大,但粘聚力下降。
3.总应力和有效应力强度红粘土的力学性质和土体内部应力变化和状态息息相关,对于直剪、三轴试验来说,都不能完全表现天然土层中真实的应力状态,得到的各项相关数据都不能很好地表现出实际的加荷形式和顺序,也不能反映在加荷途中应力-应变对红粘土土体强度的影响。
红粘土的工程特性
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红粘土的工程特性红粘土是一种常见的土壤,它以其独特的结构特性在工程领域受到广泛应用。
它可以用作抗震基础、水利和堤坝、隧道及桥梁等工程基础建设、地基处理、土木建筑、路面施工及田坎调整等领域。
它的特性和性能对工程的使用有重要的意义。
本文就红粘土的工程特性和性能进行了探讨。
一、红粘土的结构特性红粘土是由粘结剂与颗粒材料连结而成的一种特殊类型的土壤,它具有高度弹性和粘性。
它的粘结剂有三类:水,火和地下水。
它的颗粒材料有石英,钙质碳酸盐和河沙等多种元素组成。
它的粒径分布尺寸大,粒径从0.002毫米到2毫米不等。
它的结构特性比普通土壤更加丰富复杂,结构层次六级以上,结构排列呈波状,粗细粒的比例大小可以进行控制,空气孔隙数量较多。
二、红粘土的工程特性红粘土具有显著的抗压强度,抗压强度大于普通土壤1.5~2.5倍,抗剪强度大于普通土壤1.5~2倍。
红粘土抗压强度比普通土壤明显提高,抗滑和抗冲突能力也有一定的改善,可以有效地改善工程的抗击性。
它具有良好的渗水性和降水透水性,能有效地把工程中的水分渗透排出,减少涝水的影响,改善现场的湿度状况,确保工程的安全。
它还具有抗老化能力强,能够抗热、耐酸碱老化,避免化学腐蚀,确保工程结构的稳定。
三、红粘土应用红粘土在工程建设中有着广泛的应用,如铁路、公路、桥梁、地铁等交通工程中,用作防治渗漏和涝水的基础;在水利工程中,用红粘土填充河床,用红粘土堵塞渗漏扩大河道宽度;在地质灾害防治中,红粘土用作固结土质土坡,用作防止地质灾害的堤坝;还可以用红粘土作为桩基地基处理,减少桩基与上部结构接触面的摩擦,提高结构的整体稳定性;还可以用作工厂废水污水处理池的底层,在路面工程中,红粘土也有广泛应用,如用可以用于补强路面的基础,生产抗滑路面,以及形成人行道和路肩边坡等。
四、结论红粘土是一种特殊的土壤,它的结构特性和工程特性使它在工程建设中有着真正的作用。
它的抗压强度和抗滑性能比普通土壤更强,具有渗水性和降水透水性好,抗老化能力强,抗击等性能优越。
水力作用下贵州红黏土基本物理力学特性试验研究
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水力作用下贵州红黏土基本物理力学特性试验研究
段岚
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2024(50)7
【摘要】为了深入了解贵州红黏土的物理力学特性及其相应机理,对通过物理特性试验、直剪试验对贵州地区红黏土的基本物理力学特性进行了研究。
研究结果表明贵州红黏土具有典型的反剖面特性,红黏土强度的发挥很大程度上依赖于粒间较强的铁质胶结;随着含水率的增大,红黏土强度指标呈现有规律的递减趋势;随着深度的增加,红黏土的强度呈现先增大后减小的趋势,呈现明显不同于其他土类的性质。
通过研究,旨在为红黏土地区的工程设计和建设提供科学依据。
【总页数】5页(P74-77)
【作者】段岚
【作者单位】贵州鼎源汇城项目管理有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU446
【相关文献】
1.浙西饱和红黏土的物理力学特性试验研究
2.干湿循环作用下重塑红黏土水力特性与强度试验研究
3.反复剪切作用下的红黏土力学性能试验研究
4.酸蚀作用下黄土高原红黏土物理及力学性质劣化规律试验研究
5.酸蚀-冻融循环耦合作用下红黏土力学特性与微观机理研究
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贵州红粘土的工程特性研究
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贵州红粘土的工程特性研究摘要:贵州为典型的喀斯特地貌,广泛分布的碳酸盐岩、亚热带的温湿季风气候,为红粘土的形成提供了良好条件,文章结合工程实际描述了贵州红粘土的工程特性以及研究。
关键词:贵州;红粘土;工程特性1引言在贵州省内,碳酸盐岩系地层占全省岩石出露面积的70%以上,覆盖在碳酸盐岩系地层上的红土,工程地质界最早将其称为红粘土,后来红粘土一词就作为碳酸盐岩系上的红土写进了国家的地基基础设计规范和贵州建筑岩土工程技术规范中,在工程地质和岩土工程界及地质学科的教科书中都广泛使用红粘土一词。
红粘土是贵州省内与工程建设关系最为密切的土类,在长期的工程实践中,人们已经逐步认识到红粘土所具有的特殊土性,近年来对红粘土特殊性的本质展开了新的讨论和研究,认识到这种特殊土的性质是由成分和结构控制的,而特殊成分和结构取决于成因。
2红粘土的工程性质红粘土作为一种地区性特殊土,除了具有自己的物理特征外,还具有明显的工程性质:(1)红粘土在粒度及结构上具有高分散性与高孔隙比;在力学性质上具有高强度与低压缩性。
(2)红粘土除受地表水影响之外,在湿度状态分布上显示出上硬下软的特性。
(3)红粘土地基因下伏基岩溶蚀的沟槽发育,岩石起伏很大,土层厚度变化悬殊,地基沉降均匀性很差。
(4)红粘土土体中一般都发育有裂隙,呈网状分布,裂隙面上呈有铁质薄膜。
随着土体失水和得水过程,裂隙可随季节而张开或闭合。
裂隙的存在,使土体由整体结构变为碎块状结构。
(5)红粘土具有以收缩为主的胀缩性,亦即天然状态下收缩量大大超过膨胀量。
(6)裂隙红粘土具有较强的透水性。
贵州红粘土的土质特性与一般土有很大区别,土体特征与其他母岩红土有较大区别,这都与它的成因密切相关。
3贵州红粘土的特殊含水性及力学性质贵州红粘土含水性指标比较独特,天然含水率高于一般粘性土,常见值为30%~65%,饱和度也很高,甚至出现大于理论最大值的不合理现象。
对一般粘性土而言,孔隙比大,含水量高,则土的力学性质相应地较差,因而工程上常根据粘性土的这些物理性质指标,间接的评价土的力学性质。
贵州红粘土的孔隙特殊性及对其力学性质的影响
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贵州红粘土的孔隙特殊性及对其力学性质的影响尤英锋;张洪【摘要】通过对贵州红粘土大量土工数据的统计分析,得出红粘土孔隙指标的常见值分布范围,发现贵州红粘土的孔隙性质较其他土类具有特殊性,表现在其孔隙指标远高于一般粘性土;并通过对红粘土的孔隙指标与其力学性质指标的关联性进行分析,反映出孔隙性对红粘土力学性质的影响.【期刊名称】《贵州科学》【年(卷),期】2018(036)003【总页数】6页(P24-29)【关键词】贵州红粘土;孔隙特征;孔隙比;力学性质【作者】尤英锋;张洪【作者单位】贵州省地质环境监测院,贵州贵阳550081;贵州省地质环境监测院,贵州贵阳550081【正文语种】中文【中图分类】P642.110 引言红粘土是贵州山区岩溶地貌中的主要土类,有些地区甚至是唯一的土类,它的分布有很明显的地域性,贵州省的主要城市与人口集中的地区都是红粘土的分布区域。
红粘土主要分布在碳酸盐岩出露区,在地貌上,红粘土多保存在地势较为缓和的部位,一般分布在高原面、夷平面,台地之上或是熔岩、溶盆、溶洼、溶蚀谷的底部,典型的地貌是形成高30~50 m的浑圆状土丘,土丘坡度缓,并与期间分布的负地形一起组成波状起伏的地形,而在地下溶洞中也常常充填有红粘土[1]。
在贵州省内,红粘土主要分布在贵阳市贵阳盆地、遵义地区、六盘水岩溶盆地、安顺、兴义、铜仁及黔南地区等。
1 贵州红粘土的孔隙特殊性1.1 贵州红粘土的孔隙特征贵州红粘土孔隙性指标很特殊,收集了贵州省七个地区的1858组土工试验数据并对其进行分析,根据分析资料统计(图1)来看[2],其天然孔隙比的常见值范围在1.0~1.80之间,最小值为0.37,最大值为2.40,可见红粘土孔隙比变化范围很大。
图1 贵州地区红粘土孔隙比分布图Fig.1 Void ratio distribution of red clay in Guizhou图2 贵州地区红粘土孔隙率分布图Fig.2 Porosity distribution of red clay in Guizhou贵州红粘土孔隙性指标很特殊,为了找出其孔隙性特征,在野外采集了部分土样进行室内土工试验,试验成果代表数据如表1,同时,搜集整理了大量贵州省红粘土的试验资料进行统计分析。
基于正交试验的改良红黏土力学特性研究
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基于正交试验的改良红黏土力学特性研究
卓斌
【期刊名称】《工程技术研究》
【年(卷),期】2024(9)1
【摘要】为改善红黏土的力学特性及水稳性能,文章混合偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣作为固化剂,改良红黏土。
基于正交试验,对不同含量的偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣改良红黏土进行无侧限抗压强度试验,确定偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣最优组合配比。
随后开展偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣最优组合配比下不同含量的改良红黏土无侧限抗压试验。
结果表明,偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣对改良红黏土无侧限抗压强度影响程度依次为粉煤灰>偏高岭土>高炉矿渣,最佳配比为偏高岭土15%、粉煤灰8%和高炉矿渣6%。
改良红黏土的无侧限抗压强度随固化剂含量的增长呈现明显的峰值变化,并在14%含量时达到最大,且随着养护时间的增长,其强度逐渐增加。
【总页数】3页(P119-121)
【作者】卓斌
【作者单位】湖南交通规划勘察设计院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU446
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红黏土特性研究
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红粘土一、概述红粘土一般用来指代世纪晚期中国广大地区广泛堆积的土状堆积物。
在黄土高原地区其不连续分布于上覆黄土之下, 部分地区整合接触。
其下界年龄约8Ma, 即形成于晚、中新世纪, 过去由于其含有较多的三趾马化石而被称之为三趾马红土。
关于其成因, 还存在争议, 一般认同风成说。
和黄土相比, 红粘土没有湿陷性, 但是其在暴露地表时容易龟裂, 成为破碎颗粒。
野外剖面中可见红粘土和钙质结核层交替成层分布。
压实后水稳性较好, 强度较高。
1.定义红粘土是碳酸盐岩系地区, 由石灰岩, 白云岩等(属碳酸盐类岩石)在亚热带温湿气候条件下, 经风化, 残积、坡积或残—坡积所形成并覆盖于基岩上, 呈棕红、褐黄等色的高塑性粘土。
2.分布红粘土广泛分布于我国的云贵高原、四川东部、广西、安徽、粤北及鄂西、湘西等地区的低山、丘陵地带的顶部和山间盆地、洼地、缓坡及坡脚地段。
3.分类其液限大于或等于50%, 上硬下软, 具有明显的失水收缩性, 裂隙发育, 称为原生红粘土;原生红粘土经再搬运, 沉积后仍保留红粘土的基本特征, 液限大于45%的土称为次生红粘土。
从红粘土的形成过程分析可以看出, 由于物质的来源的差异及经历不同程度的红粘土化作用, 形成的红粘土类型不同:一类是各种岩石的残积(或局部坡积)风化壳上部的原生残积红粘土(经过再搬运而形成的, 称为次生红粘土);(1)一类是非残坡积成因, 在氧化环境中经过搬运、沉积、红粘土化作用而形成的红粘土。
(2)我国分布最广的红粘土有如下几类:(3)花岗岩残积红粘土: 华南各地广泛分布着燕山期花岗岩类, 发育着较厚的红色风化壳, 表层全风化带为残积土。
根据其成分和结构特征, 可分为均质红粘土、网纹红粘土和杂色粘性土, 前两者统称残积红粘土。
(4)玄武岩残积红粘土: 雷州半岛和海南岛北部, 第四纪期间多期大面积喷发的玄武岩, 经分化后, 形成厚薄不等的风化壳, 其表层的红色粘性土就是残积红粘土。
地基基础处理技术第二章6红粘土
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第六节红粘土一、红粘土的形成和分布(一)红粘土的定义与形成条件1.红粘土的定义:碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红或褐黄等色的高塑性粘土称为原生红粘土。
其液限一般大于或等于50%,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育。
经再搬运、沉积后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%的粘土称为次生红粘土。
2.红粘土的形成,一般应具备气候和岩性两个条件。
(1)气候条件:气候变化大,年降水量大于蒸发量,因而气候潮湿,有利于岩石的机械风化和化学风化,风化的结果便形成红粘土。
(2)岩性条件:主要为碳酸盐类岩石。
当岩层褶皱发育,岩石破碎,易于风化时,更易形成红粘土。
(二)红粘土的分布规律红粘土主要为残积、坡积类型,因而其分布多在山区或丘陵地带。
这种受形成条件所控制的土,为一种区域性的特殊性土。
在我国以贵州、云南、广西省(区)分布最为广泛和典型,其次在安徽、川东、粤北、鄂西和湘西也有分布。
一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中。
其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关,分布在盆地或洼地时,其厚度变化大体是边缘较薄,向中间逐渐增厚;分布在基岩面或风化面上时,则取决于基岩起伏和风化层深度。
当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽等较发育时,上覆红粘土的厚度变化极大,常有咫尺之隔,竟相差10rn之多;就地区论,贵州的红粘土厚度约3~6m,超过l0m者较少,云南地区一般为7~8m,个别地段可达10~20m;湘西、鄂西、广西等地一般在10m 左右。
二、红粘土的工程地质特征(一)红粘土的物理力学性质1.红粘土物理力学指标的经验值红粘土的物理力学指标的经验值见表2-6-1。
红粘土物理力学性质的经验值表2-6-12.红粘土物理力学性质的基本特点从表2-6-1可看出红粘土具有两大特点。
一是土的天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限、塑限)很高,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性;二是各种指标的变化幅度很大。
红粘土中小于0.005mm的粘粒含量为60~80%,其中小于0.002mm的胶粒占40~70%,使红粘土具有高分散性。
贵州红粘土工程特性及地基承载力特征分析
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贵州红粘土工程特性及地基承载力特征分析摘要:贵州地区为典型的喀斯特地貌,广泛分布着碳酸盐岩系,主要气候为亚热带季风气候,为贵州红粘土的形成创造了良好条件。
在贵州地区地表,形成着可塑性较高的红粘土。
红粘土作为区域性特殊土,在建筑工程中具有广泛应用。
本文针对贵州红粘土工程特性及地基承载力特征进行分析,促进红粘土在工程项目中的应用。
关键词:贵州红粘土工程特性地基承载力碳酸盐岩系形成较为典型的红粘土,这种红粘土分布地区主要有云贵高原、四川东部以及两广两湖地区。
本文主要研究贵州红粘土,由于发育条件、地质环境以及气候环境的影响,贵州红粘土在工程建筑中具有良好的应用效果。
1 贵州红粘土工程特性1.1 贵州红粘土的高塑性以及高分散性红粘土的土质颗粒较为细小且均匀,粘颗粒涵盖较高,呈现出高分散性特点[1]。
因此,在化学作用的影响下固化凝聚力较高,属于高塑性土质,在工程中具有良好的承载力。
1.2 贵州红粘土的高含水率以及低密度红粘土受到地表水的影响,在正常温度状态下呈现上硬下软的特点,具体原因主要是由于红粘土的含水率以及密度影响。
正常红粘土状态下含水率一般为35%~60%,最高程度能达到90%,饱和度95%以上。
其含水率较高,空隙程度较大,一般在1.2~1.8之间,最高能够达到2.4。
由于塑造限制程度较高,导致在天然含水量的状态下呈现出硬塑状态。
1.3 贵州红粘土地基沉降均匀度较差由于红粘土地基因下伏基岩溶蚀作用影响,导致整体分布区域岩石起伏较大,致土层厚度变化,呈现出不均匀状态。
受到土层变化的影响,导致地基沉降均匀性较差。
1.4 贵州红粘土收缩性明显在红粘土失水之后,呈现出土质颗粒体积收缩,体积收缩率一般为7%~23%,最高程度能够达到26%[2]。
在自然状态下膨胀性较弱,一般小于2%。
呈现出高收缩性低膨胀性特点。
1.5 贵州红粘土具有透水性贵州红粘土具有较强的透水性,土质特性与一般土质相比具有较大区别,土质的具体特征与母岩不同,这与贵州地形地貌密切相关。
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单轴条件下毕节红黏土的力学特性及灵敏度方娟; 陈昌禄; 罗爱忠【期刊名称】《《结构工程师》》【年(卷),期】2019(035)004【总页数】5页(P77-81)【关键词】红黏土; 力学特性; 结构性; 等应变灵敏度; 破坏形态【作者】方娟; 陈昌禄; 罗爱忠【作者单位】贵州工程应用技术学院土木建筑工程学院贵州551700【正文语种】中文0 引言红黏土在中国已有近60年的研究历史,对于红黏土的成因及工程分类、工程力学特性及实践应用方面已有大量的学者做出了研究[1-3]。
由于其特殊的物质组成和结构特征,使得红黏土表现出不同于一般黏性土的特性,因此成为一类特殊土。
毕节市地处贵州省西北部高原,全年气候潮湿,降雨量大,本地区内分布着大量的红黏土,主要是碳酸盐岩经复杂的物理化学风化作用形成的溶蚀残余堆积物并经过红土化作用形成的一类特殊土[4]。
细颗粒矿物为主要矿物成分,细颗粒间的胶结作用是红黏土结构强度形成的主要组成部分,胶结物具有较高的稳定性和联结强度,使得红黏土表现出较强的结构性。
已有研究表明,红黏土的地质特征和工程特性随分布地域的不同而呈现出明显的差异性[5-7]。
毕节地处川、滇、黔三省交界处,目前正在进行大量的工程建设活动,这使得作为建筑地基、道路路基、边坡、堤坝等建筑材料的红黏土的力学特性研究成为重要的方向。
天然土体都具有一定的结构性,已有研究中[8-10],黄土被认为是一种结构性和水敏性较强的特殊土[11-13],而对于在我国西南云贵高原分布较为广泛的红黏土的结构性及其对于强度变形的影响机理尚未有研究。
本文以毕节地区红黏土为研究对象,基于原状红黏土和重塑红黏土的无侧限抗压强度试验,分析在单轴条件下毕节红黏土的强度特性,根据土体受力过程及破坏形态提出了等应变灵敏度的概念,对比分析了传统灵敏度和等应变灵敏度在反映土体结构性上的优劣。
1 毕节红黏土的基本特性1.1 基本物理性质指标本次研究所用的红黏土取自贵州工程应用技术学院公租房后一边坡侧壁,距离地表深度为3m左右,所取土样呈黄褐色,无残余石块,表面存在大量的微裂纹。
其基本物理性质指标如表1所示。
表1毕节红黏土的基本物理性质指标Table 1Physical indexes of Bijie laterite天然含水量w/%天然容重γ/(kN·m-3)干容重γ/(kN·m-3)比重Gs孔隙比e液限wl/%塑限wp/%塑性指数IP5617.4811.212.681.3962.432.130.3从表1中可以看出,毕节红黏土的天然含水量为56%,高于一般黏性土。
这是由于毕节全年气候潮湿,土中水含量较高,且多以结合水的形式存在于土体内部细小孔隙中;液限、塑限及塑性指数指标均呈现出高于一般黏性土的特征。
1.2 试验方法为研究单轴条件下脱湿过程对红黏土力学特性的影响,本文配置了四个含水量的原状、重塑试样进行试验。
具体操作如下:将原状样用室内风干法配置四个含水量:40%、45%、50%、56%;用静力压实法分制备与原状样相同干密度的重塑样,不同含水量的重塑样制备方法同原状样,每一个含水量均制备了两个试样来进行试验。
将配制好含水量的试样取出进行无侧限抗压实验,试验所用仪器为南京土壤仪器厂生产的YYW-2型应变控制式无侧限压力仪。
2 试验结果与分析2.1 无侧限抗压强度图1给出了w=56%的原状样和重塑样的无侧限抗压强度曲线。
从图1可以看到:虽然原状土与重塑土的含水率和干密度均相同,但二者的强度却相差较大,这是由于重塑扰动使得土颗粒间的联结被破坏,土颗粒重新组合排列,形成新的结构,这种新的结构相对于原始结构来讲,抵抗外荷载的能力差得多,表明红黏土具有较大的结构强度。
图1 w=56%原状、重塑样的无侧限抗压强度曲线Fig.1 The unconfined compressive strength curve of intact,remolded laterite with w=56%图2、图3给出了不同含水量的原状、重塑红黏土的无侧限抗压强度曲线。
不同含水量的原状红黏土的无侧限抗压强度曲线呈应变软化的特点,而重塑样只有含水量为40%的曲线有转折点,其他含水量的应力应变曲线均为硬化型。
这是因为,较大含水量的重塑土的结构性较弱,在轴向压力的作用下,土体颗粒不断被挤密试样从开始受压即发生侧胀变形,应力应变关系为硬化型曲线。
随含水量的增加,重塑土强度呈现减小的规律,从w=40%到w=45%之间减小的幅度较大,其后三个含水量变化范围内减小的幅度相对较小,即不同的含水量范围内,影响强度的主导因素不同。
图2 不同含水量原状红黏土的应力应变关系曲线Fig.2 The unconfined compressive strength curve of intact laterite with different humidity图3 不同含水量重塑红黏土的应力应变关系曲线Fig.3 The unconfined compressive strength curve of remolded laterite with different humidity图4整理了不同含水量土样的无侧限抗压强度变化规律,结果表明:w=45%、50%、56%时,随含水量的减小,原状红黏土的无侧限抗压强度增大,且增大的幅度不同。
不同脱湿阶段,土体中水分的种类及含量发生了改变,基质吸力增大,红黏土土颗粒团粒收缩,胶结作用增强,改变了土体的结构性。
对w=40%的原状样,由于风干模拟脱湿的过程中,红黏土强烈的失水收缩特性导致土颗粒间联结减弱,破坏了结构的完整性、在其表面及内部产生了大量的裂纹,裂纹随着外力的增大而不断扩展,使得土体的强度降低较多。
重塑土的强度随含水量的增大而呈减小的趋势,但是相对于原状土强度的变化,其减小的幅度要小得多。
从上述分析可以得出:不同脱湿阶段的原状红黏土的无侧限抗压强度具有较大差异,且随含水量变化的规律不同,存在一定的突变性。
原状样与重塑样的强度变化规律的差异主要是在低含水量范围内。
2.2 破坏形态试验过程中记录了原状样和重塑样破坏形态(图5、图6),从中可以看出,较高含水量的原状红黏土与重塑红黏土的破坏形态具有较大差异。
图4 无侧限抗压强度与含水量的关系曲线Fig.4 The unconfined compressive strength of intact,remolded laterite with different humidity原状样在轴向应力作用下,试样高度基本不变,当应力大于土体本身结构强度时,土体内部沿着某一斜面会产生裂纹,并随着加载的过程逐渐扩大,最后形成一条或几条贯通的剪切滑动面;重塑样在轴向应力的作用下,被挤密压粗,高度变小、横截面积变大,只在试样表面形成微小的裂纹,而无明显的剪切破坏面,主要为侧向膨胀破坏。
图5 w=40%原状红黏土、重塑红黏土的破坏形态图Fig.5 The fracture morphology of intact, remolded laterite with w=40%图6 w=56%原状红黏土、重塑红黏土的破坏形态图Fig.6 The fracture morphology of intact, remolded laterite with w=56%2.3 等应变灵敏度的确定土力学中将原状土与重塑土的无侧限抗压强度之比定义为灵敏度,反映土体结构性的强弱,并据此将土体分为低、中、高三类灵敏度。
从上述试验结果分析可知,原状红黏土与重塑红黏土的变形破坏形态具有明显的差异,《土工试验方法标准》中对于硬化型的重塑样的无侧限抗压强度取发生15%应变时的应力值,这与原状样发生破坏时对应的应变值存在较大差异,那么由传统方法计算得到的灵敏度与红黏土实际的灵敏度不符。
参考文献[11]中灵敏度的定义,本文提出红黏土的等应变灵敏度,按下式计算:(1)式中:quo为原状红黏土的无侧限抗压强度;qur为重塑样发生与原状样峰值点相同的应变时对应的无侧限抗压强度。
按照原状样发生破坏时的轴向应变来确定相同应变时重塑样的应力值作为重塑红黏土的无侧限抗压强度,二者的比值即为等应变灵敏度。
从原状样、重塑样的应力应变关系曲线及灵敏度反映土体结构性的基本用途出发,等应变灵敏度数值上等于发生相同应变时原状样与重塑样的强度之比,考虑了不同结构性土样的破坏形态特征差异,相比传统定义的灵敏度能够更好地反映毕节红黏土脱湿过程中实际结构性状态。
可参考文献[12]中黄土构度指标的定义,将等应变灵敏度作为表征红黏土初始结构性的状态量,但关于其合理性及适用性还需进行大量的试验研究。
根据前述试验,整理得到了不同含水量试样的两种灵敏度,以研究含水量对于灵敏度的影响,进而分析两种灵敏度在反映土体结构性上的优劣。
如图7所示,传统定义的灵敏度在含水量大于45%时,数值变小,从数值上反映土体的结构性变强,这与结构性影响土体强度表现出的应力应变关系曲线不符;等应变灵敏度的数值随着含水量的增大而增大,二者之间具有较好的相关性。
前文已从微观角度分析了含水量的增加对于红黏土结构强度的影响机理,即含水量越大,土体结构强度越小;那么从反映结构性来讲,用等应变灵敏度来反映含水量的增加对于土体结构性的影响更加合理。
等应变灵敏度数值越大,表示重塑扰动对于原状土体的结构破坏越大,从侧面反映了土体的结构性强弱;含水量越大,土的等应变灵敏度越大,土体的结构性越弱,抵抗扰动的能力越差。
也可据此划分红黏土的结构性强弱。
图7 两种灵敏度与随含水量的变化规律Fig.7 The law of equal-strain sensitivity and traditional defined sensitivity changed with humidity3 结论本文进行了毕节红黏土的原状样、重塑样的无侧限抗压强度试验,得出以下结论: (1) 通过描述不同含水量的原状样、重塑样的应力应变曲线,分析了两种土体在无侧限条件下的力学强度、曲线特征及破坏形态的差异,认为扰动重塑一定程度上破坏了土体的结构性,且对于不同含水量的土体来讲,这种破坏对土体的结构性的影响是不同的:只有w=40%的重塑样的应力应变曲线有转折点,表明扰动重塑没有完全破坏其结构性,在外荷载达到土体的结构强度之后,土体才出现了破坏;其他含水量重塑样的应力应变关系曲线为硬化型,表明扰动重塑破坏了土体的结构性,轴向压力作用下,土颗粒间被压密,颗粒重新组合,表现出不同的强度特征。
(2) 基于无侧限抗压强度试验结果,定义了等应变灵敏度,并与传统定义灵敏度进行了对比,经比较认为从定义上来讲,等应变灵敏度能够反映土体结构发生破坏时对应的结构性变化;从结果来看,等应变灵敏度能够更加合理地反映含水量的变化对于土体结构性的影响,即随着含水量的增加,土体颗粒间结合水膜增厚,一定程度上减弱了颗粒间的联结强度,土体结构性减弱。