干湿循环作用下非饱和路基土电阻率及力学特性试验研究

摘要

在实际环境中，自然环境因素引起的干燥蒸发、降水等常常使路基土体经历多次干湿循环作用，而且路基土体亦会出现不完全压实情况，这些因素可能导致路基滑塌、水毁和不均匀沉降等病害的产生。本文研究了干湿循环作用对路基土的力学性能和变形影响，同时使用电阻率法来研究和评价其在干湿循环作用下的变化规律。本试验考虑了不同含水率和压实度对土壤电阻率的影响，在干湿循环试验中，研究了循环次数和循环幅度对路基土体强度和变形的影响，分析试样在不同条件的干湿循环作用下电阻率变化规律，通过拟合试样在经过干湿循环作用后的无侧限抗压强度和电阻率关系，证明使用电阻率法研究和评价路基土经干湿循环后其无侧限抗压强度的可行性。探讨了电阻率方法间接评价路基土的有效性。本论文主要研究成果如下： （1）不同试样经过相同循环次数后，在加湿阶段，其循环幅度越大的试样尺寸变化越明显；在干燥阶段，其循环幅度超过一定值（3%）后试样尺寸变化差异不大。 （2）试样在第一次干湿循环时，循环幅度越大的试样，其无侧限抗压强度衰减速率越大，试样在后期循环过程中其无侧限抗压强度衰减速率差异性不大，循环幅度±1%、±3%、±5%的试样经过1次循环后的无侧限抗压强度分别衰减了3.2%、16.6%、41.0%；循环幅度为±1%、±3%、±5%的试样经过5次干湿循环后的无侧限抗压强度分别衰减了19.3%、22.8%、56.1%，可以发现，在干湿循环过程中，试样的无侧限抗压强度衰减程度主要是第一次循环引起的。 （3）试样在不同循环幅度条件下进行干湿循环，其电阻率的变化差异较大，循环幅度越大的试样，电阻率在干湿循环过程中变化越明显。 （4）试样在干湿循环过程中，其体积、饱和度与电阻率形成滞回效应，第一次干湿循环形成的滞回圈面积最大，且随着循环次数的增加，滞回圈面积逐渐减小最后趋近于稳定。 （5）试样在干湿循环过程中，在相同循环幅度条件下，随着干湿循环次数的增加，其电阻率逐渐减小，试样在经过4次干湿循环后，试样在平衡含水率状态下的电阻率逐渐趋近稳定，循环幅度为±1%、±3%、±5%的试样其电阻率分别衰减了16.6%、15.41%、14.97%。 （6）试样电阻率和无侧限抗压强度呈线性关系，在相同循环幅度条件下，无侧限抗压强度随电阻率增大而增大。通过拟合发现，电阻率与无侧限抗压强度关系比较稳定，可以考虑利用电阻率法研究和评价路基土经干湿循环后其无侧限抗压强度的可行性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的及意义

1.3 研究现状

1.3.1 干湿循环效应

1.3.2 土的电阻率研究现状

1.4 研究内容

1.5 技术路线

第2章 非饱和土的电阻率理论

2.1 土的电阻率测试原理及方法

2.1.1 土的电阻率测试原理

2.1.2 土的电阻率测试方法

2.2 土的电阻率影响因素

2.2.1 土的类型影响

2.2.2 土的结构特征影响

2.2.3 饱和度影响

2.3 土的电阻率模型

2.4 本章小结

第3章 非饱和土的电阻率试验研究

3.1 试验材料与试验方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 试验方法

3.2 不同含水率下试样电阻率变化规律

3.3 不同压实度下试样电阻率变化规律

3.4 不同测试频率下试样电阻率变化规律

3.5 本章小结

第4章 干湿循环对非饱和土的变形和强度影响

4.1 试验方法

4.1.1 试验方案

4.1.2 重塑试样的制备

4.1.3 试验步骤

4.2 干湿循环作用对试样形变的影响

4.2.1 干湿循环对试样高度的影响

4.2.2 干湿循环对试样直径的影响

4.3 干湿循环作用对试样体积的影响

4.4 干湿循环作用对试样强度的影响

4.5 本章小结

第5章 干湿循环作用下试样电阻率变化规律

5.1 不同干湿循环条件下电阻率变化规律

5.1.1 不同幅度条件下电阻率变化规律

5.1.2 不同循环次数电阻率变化规律

5.2 体积与电阻率关系

5.3 饱和度与电阻率关系

5.4 无侧限抗压强度与电阻率关系

5.5 非饱和土的电阻率与循环次数关系分析

5.6 本章小结

第6章 结论与建议

6.1 本文主要结论

6.2 问题及建议

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢