水-力耦合作用下膨胀土-桩接触面力学特性研究

摘要

以广西南宁中强膨胀土为研究对象，针对大气降雨和蒸发、蒸腾等环境作用对膨胀土特殊工程性状的影响，进行膨胀土基本物性、微观孔隙结构、土质以及桩-土接触面强度特性试验，系统探讨了水-力耦合作用下，膨胀土地基中桩-土接触面的力学特性及其与土质特性的关系。主要研究内容和成果如下:
　　（1）利用收缩仪对重塑膨胀土和原状膨胀土进行侧限无荷膨胀和收缩特性试验，结果表明：膨胀土的宏观胀缩特性受土体扰动状态影响较大，且重塑膨胀土线缩率要比原状膨胀土变化大，进入收缩稳定期所需时间更长。在模拟大气环境作用下，利用扫描电子显微镜和压汞仪对原状膨胀土进行微观结构试验，结果表明：在脱、吸湿路径下，孔径分布曲线呈单峰结构特征，主要以孔径d≤1μm的小孔隙为主，存在少量的颗粒间架空孔隙和微裂隙；干湿循环条件下，孔径分布曲线呈双峰结构特征，主要以0.1μm≤d≤10μm的中、小孔隙为主，大孔隙和微裂隙受干湿循环影响不显著。
　　（2）通过模拟大气降雨和蒸发蒸腾等环境作用对膨胀土工程性状的影响，利用常规三轴剪力仪和土工环剪仪，研究了吸湿路径以及干湿循环条件下膨胀土以及桩-土接触面力学特性。结果表明：在缩限含水率至饱和含水率范围内，土体和桩-土接触面抗剪强度、粘聚力和内摩擦角以及初始模量均随含水率的增加而减小，当土体吸湿至接近饱和含水率时，接触面强度与土体强度近似相等；一定干湿循环次数范围内，土体和桩-土接触面抗剪强度均随干湿循环次数的增加，呈现出先增大后减小的趋势，但抗剪强度参数的变化规律具有明显的差异性。
　　（3）利用回归分析，分别建立了含水率以及干湿循环次数与土体和桩-土接触面抗剪强度和剪切模量关系；同时综合分析了吸湿路径以及干湿循环条件下，膨胀土土质特性对膨胀土-桩接触面抗剪强度的影响，提出了用土体强度参数表征的桩-土接触面抗剪强度方程。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容和技术路线

第二章 水-力耦合作用下膨胀土的宏微观特性

2.1 引言

2.2 膨胀土的基本物理力学特性

2.3 膨胀土的胀缩特性

2.4 膨胀土的微观结构特性

2.5 小结

第三章 水-力耦合作用下膨胀土的强度特性

3.1 引言

3.2 试验仪器及方案

3.3 吸湿路径下膨胀土强度特性

3.4 干湿循环条件下膨胀土强度特性

3.5 膨胀土强度特性的微观机制探讨

3.6 小结

第四章 水-力耦合作用下膨胀土-桩接触面的强度特性

4.1 引言

4.2 试验仪器及方案

4.3 吸湿路径下膨胀土-桩接触面的强度特性

4.4 干湿循环条件下膨胀土-桩接触面强度特性

4.5 土体强度与桩-土接触面强度相关性探讨

4.6 小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录 硕士在读期间论文发表情况

致谢