【摘要】：宜昌—巴東高速路部分路塹邊坡因發(fā)育碎屑土夾層而穩(wěn)定性變差,影響高速公路的建設(shè)與運營。水對巴東組軟巖碎屑土夾層的強度與變形特性影響顯著,而目前針對其非飽和強度特性開展的研究并不多。為探索基質(zhì)吸力對碎屑土夾層強度的影響,利用GDS非飽和三軸儀開展其強度試驗研究,得到碎屑土夾層的非飽和強度指標(biāo)。結(jié)果表明基質(zhì)吸力對巴東組軟巖碎屑土夾層強度影響顯著,碎屑土夾層的總黏聚力與峰值強度都隨基質(zhì)吸力的增大而呈非線性增長,內(nèi)摩擦角φb則隨基質(zhì)吸力的增大先減小而后趨于穩(wěn)定,且都小于有效內(nèi)摩擦角φ'。研究表明基質(zhì)吸力碎屑土夾層的強度特性影響較大。
【圖文】：

/kPa(σ3-ua)/kPaσ3/kPaua/kPauw/kPa(σ3-ua)/kPa剪切速率/(mm/min)11201505010025015050100250150501000.00222202505020035025050100350250501000.00233203505030045035050100450350501000.00244204505040055045050100550450501000.002注:us表示基質(zhì)吸力3成果分析與討論3.1飽和土三軸剪切試樣制備過程與非飽和三軸試驗一致，采用固結(jié)排水試驗，試樣施加的圍壓分別為100kPa、200kPa、300kPa，剪切速率為0.002mm/min。試驗完成后，繪制一系列摩爾圓及包絡(luò)線(圖1)，得到飽和土抗剪強度指標(biāo)c'=2.25kPa，φ'=31°。圖1飽和碎屑土夾層三軸試驗結(jié)果Fig.1Ｒesultsofthetriaxialtestforthesaturatedsoil3.2非飽和土三軸剪切3.2.1應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系圖2為碎屑土夾層土樣強度試驗得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線，可見土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線都呈現(xiàn)應(yīng)變硬化特性，開始時土樣的偏應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而快速增大，最終趨于定值，并達到峰值強度。對比不同基質(zhì)吸力下土樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可見相同應(yīng)變下，土樣的基質(zhì)吸力越大，偏應(yīng)力越大，土樣破壞時的峰值強度也越大。碎屑土夾層土樣的非飽和峰值強度遠遠大于飽和樣的峰值強度，說明基質(zhì)吸力對碎屑土夾層的強度貢獻較大。3.2.2應(yīng)變-體變關(guān)系圖3為土樣剪切過程的應(yīng)變-體變曲線，可見土樣在剪切過程中均發(fā)生剪縮。開始時土樣隨剪切的進行圖2非飽和土三軸試驗應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.2Stress-straincurvesofthetriaxialtestfortheunsaturatedsoil而快速壓縮，體變一定量后土樣不再剪縮，體變最終趨于穩(wěn)定。土樣的基質(zhì)吸力越大，產(chǎn)生的體變量也越大，剪縮越明顯，即含水率低的土樣在剪切過程中產(chǎn)生的壓縮體變量更大，這是由于含水率越低，土樣內(nèi)部孔隙

00350250501000.00233203505030045035050100450350501000.00244204505040055045050100550450501000.002注:us表示基質(zhì)吸力3成果分析與討論3.1飽和土三軸剪切試樣制備過程與非飽和三軸試驗一致，采用固結(jié)排水試驗，試樣施加的圍壓分別為100kPa、200kPa、300kPa，剪切速率為0.002mm/min。試驗完成后，繪制一系列摩爾圓及包絡(luò)線(圖1)，得到飽和土抗剪強度指標(biāo)c'=2.25kPa，φ'=31°。圖1飽和碎屑土夾層三軸試驗結(jié)果Fig.1Ｒesultsofthetriaxialtestforthesaturatedsoil3.2非飽和土三軸剪切3.2.1應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系圖2為碎屑土夾層土樣強度試驗得到的應(yīng)力應(yīng)變曲線，可見土樣的應(yīng)力應(yīng)變曲線都呈現(xiàn)應(yīng)變硬化特性，開始時土樣的偏應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而快速增大，最終趨于定值，并達到峰值強度。對比不同基質(zhì)吸力下土樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，可見相同應(yīng)變下，土樣的基質(zhì)吸力越大，偏應(yīng)力越大，土樣破壞時的峰值強度也越大。碎屑土夾層土樣的非飽和峰值強度遠遠大于飽和樣的峰值強度，說明基質(zhì)吸力對碎屑土夾層的強度貢獻較大。3.2.2應(yīng)變-體變關(guān)系圖3為土樣剪切過程的應(yīng)變-體變曲線，可見土樣在剪切過程中均發(fā)生剪縮。開始時土樣隨剪切的進行圖2非飽和土三軸試驗應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線Fig.2Stress-straincurvesofthetriaxialtestfortheunsaturatedsoil而快速壓縮，體變一定量后土樣不再剪縮，，體變最終趨于穩(wěn)定。土樣的基質(zhì)吸力越大，產(chǎn)生的體變量也越大，剪縮越明顯，即含水率低的土樣在剪切過程中產(chǎn)生的壓縮體變量更大，這是由于含水率越低，土樣內(nèi)部孔隙中未被水占據(jù)的空間越大，以含氣為主的大孔隙越容易被壓縮閉合，從而使土樣產(chǎn)生更大的體變量，以上說明基質(zhì)吸力對碎屑土夾層的變形性質(zhì)影響顯著。圖3非飽和三軸試驗體變與應(yīng)變關(guān)系曲?

【參考文獻】

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