黏土断裂韧度影响因素试验精品资料

1、B土 黏iB影 二.因验 试. 素nnnn水.利.水.电.科.技.进.展.杂.志.二115年.第.六.期.摘要:UUUUUUUnUnU为一研.究.击实.黏一土.丄密一度.含.水一率对.其.断.裂.韧.度.的一影一响.，-把-标.准一三-点一弯.曲一试一验一试.样一绕一底一K> 咅长.边.向前旋转O90亠加一载方向随之变为水一丄方向，-使荷一载的方向一与二g一力-方.向垂直，-从-而消除自重对裂一隙一向一丄梁一厚一度一长一度一方一向一扩一展一的一影一响一对重庆地区罗系地层中的一黏土岩风化一形成一的一高塑限-黏一土一进一行-丄室一内_黏一土一丄型一断-裂一韧一度一试一验-亠总一结一丄丄密一度

2、一含一水率一对一黏一丄断一裂一韧一度一的一影一响一规一律，一结果表明一，一黏土丄型断裂韧一度随其丄密度的一增一大一而一增一大一，一随一其一含一水一率一的一增一大一先一增一大一后一减一小一厶存一在一一个最一优一含一水一率一亠此一时一断一裂一韧一度-取一得一最一大一值-关一键一词一In匚IIIII黏一丄厶断一裂一韧一度一-;三点一弯一曲试一验一丄干密一度一丄含一水-率-高-丄石-坝-蓄-水-过一程一可一能-发-生心墙-水一力劈-裂-现-I象,水力劈裂是水库初次蓄水过程中导致大坝渗漏、内部侵蚀、坝体破坏的重要原因1-2。由于水力劈裂过程本质是裂隙扩展的过程研究者发现借鉴断裂力学的分析方法来研究心墙水

3、力劈裂问题是合适的从断裂力学的角度水力劈裂的问题首先要对土体的断裂特性进行研究水库初次蓄水使心墙裂隙充水同时水也渗入到心墙料中心墙裂隙应力强度因子与裂隙所受的正应力、切应力、渗流力、水压力以及裂隙距坝顶高度等有关以I型断裂为例当心墙裂隙应力强度因子KI大于试验测得的断裂韧度KIC时即认为裂隙扩展黏土断裂韧度KIC的测试方法主要是-三占八、弯曲试验在标准的-三占弯曲试验中土梁自重对试验结果和计算结果存在不可忽视的影响Chander等3-7为了降低土梁自重对测试结果的影响对试验仪器进行了改进王俊杰等8-10把标准-三占弯曲试验试样绕底部长边向刖旋转900加载方向随之变为水平方向荷载方向与土梁重力方

4、向垂直从而巧妙地消除土梁自重对裂隙向土梁厚度、长度方向扩展的影响改进一后一的一三点一弯曲试验一可以比较一好的消除一丄梁丄重.的.影一响.，-且.试.验.操.作.方-便是.评.价.丄体.抗断裂匕匕 厶冃力的指标，-当然也是影响黏土-坡抗-滑能一力.的.重.要.指.标.1影一响.黏一丄的.因.素一众.多一，-其.中-，-试.样一的一丄密一度.含.水一率物.质一组一成一几-何-尺X裂缝深度等是主要的影响因素当应力-强度因子-达一到断裂韧.度Klc时一，-认一为丄体-即一将丄裂一本为一采一用一王俊一杰一等一rL2提一出的方一法一对重庆地区侏一罗系地层中的黏土一岩风化形成的高一塑一限一红一黏一丄料一进_

5、行-丄室一内_丄型一断-裂一韧一度一试一验一，一研一究一丄黏一土一试竺的丄密一度一含一水一率一对一丄型一断裂韧度的一影响规律丄断-裂-韧一度一测-试一改一进一方-法一Ln丄丄试一验一方一法一与一步一骤一裂一隙一在一土一梁一中一的一真一实一扩一展一方一向一是-三一维一的一，-试一验-中一发一现-裂-隙-扩一展-面-沿一丄梁一宽一度-方一向一凹一凸一形一状基一本一致一(图一）亠认一为一向宽一度方向的一扩展可假一定为是平行于重力方U向-，-验-证_丄丄俊-杰_等-丄10丄提-出一的_方-法一的一合-理一性一，-该-方-法-适一用-丄黏一丄丄型一断-裂-韧一度-测一试一但受限于经费,当时的仪器精度并不

6、是非常高，一试一验中采一用一手动加载并-采一用一百分一表一进行一位.移.监.测.，-人.丄读.数一，-荷.载一精.度.为.1IA3根据.三-点弯±试验原理，-采用新技术-对一试.验.仪.器.进.行.改-进一，-改.进-后一的.仪.器.±2-丄距.离一可一调.节一的一底.边一支-座一1丄个加一载一杆一、加-载一系一I统1数据采集系统组成一1改进后一的加载系统由高精度的应变一加-载系统.和-应力一加-载控制系统组成一，一荷一载一精一度一提一高一到一HN;改一进一后一的一数一据一采一集一系一统可对试验过一程中的荷载和位移等进行实时采集一试一样一座一底一部一改_用一万一向-滚一轮一

7、支一撑一，一可-随一试一样一的一变一形一在一水一平一面一内自一由一移一动一，一基一本一消一除一丄试一样一底部的摩擦力一试验加一载方法如一图所一示试一验-仪一器一改一进一后-需一对一试一验-步一骤-作一相一应一的一调一整-，一调一整一后一的一试一验一步一骤一可一分一为一5-步一一.将-丄样一三一等一分一装入一制样仪中一，-分一层击一实;®用切一土锯切出一所需深一度-的一裂一缝一；将-试样一取一出一亠横一放在2-个有一多-个万-向一轮一的一垫一板一丄，-并一让一加一荷一杆一与一试一样一完一全一接一触一在-试一样一两-端一贴_丄电-极-片_亠启一动-丄型一丄体一断一裂-加一载-测一试一程一

8、序-；启一动-推一力装-置-亠直-至一试一样一破一坏,同时,记录从开始施力到试样破坏过程中荷重传感器和位移传感器采集到的荷载和位移数据1-2试样制备试验土料为重庆地区侏罗系地层中的黏土岩风化形成的高塑限红黏土料所用土料颗粒相对体积质量Gs=2.74塑性指数18.4液限39.5%塑限211%最大干密度为175g/cm3最优含水率为200%试验刖采用了粒度分析仪对黏土料进行了级配分析颗粒级配曲线如图2所示将土样装入制样仪中分层击实用切土锯切出一一一疋深度的裂缝备用2试验结果分析21试验方案为了探究干密度和含水率对黏土断裂韧度影响分别设计了不同干密度与含水率的8组试验每组试验均进行3个平行试验试验方

9、案如表1和表2所示表中含水率为制样含水率即制样时所控制的含水率在试验过程中含水率可匕匕 厶冃会有所变化22断裂韧度的计算据标准-三占八、弯曲试验的原理试样土体的断裂韧度可按下式进行计算2-亠3-丄体丄密度对其一的影响为一研究一土体丄密度对其的影响，-进.行了-相同.含水率1(20%) O I亠不同丄密度的试样断裂试.验试验.中所监测.到的一典.型.试.样.荷.载一-位一移.关.系一曲一线.±图一3 一所.示.由图3可-知，-在荷-载峰值点之前，-每丄试-样荷载均随着位移的增长而-增大，一基本一为线性增长趋势一达到峰值荷载之-后一荷载随位移的一增大-迅速一减一小，一大致一呈一线一性一递

10、一咸趋一势一可认一为该一黏一土的-断一裂特性-表现出线弹一性特性-，-峰值点即是裂一隙一扩一展一所-需一的一最一大一荷一载一亠可-用_该一峰_值一荷一载一计一算一该一试一样一的一Klc采用一式对一不同丄密一度一试一样一的一断裂韧一度进行计一算，一结一果一如图丄所一示由一图可-知一，一1K随一着一土一体一丄密一度一的一增一大一而一增一大一制一备一不一同一丄密-度-的一试一样一所一需-要一的一击一实一功一不一同一亠丄密-度一大一的一试一样一所一需-的一击一实一次一数一也一更-多一丄石一坝-中一的一黏一土一心墙一的抗一水力一劈一裂一性能一可运用一该一规律一亠增加一碾压次一数或一采用重型一碾压设一备对

11、一黏丄心一墙进一行_碾-压一，-提-高-黏-丄心_墙-的_密-度-可一增-大一其-亠从一而-提-高-其-抗水一力劈-裂-的一能-力一黏一丄边一坡一的一治一理也可运用该规律,黏土边坡般的破坏模式是拉一裂型丄nJ可以适当夯实一边一坡丄边一缘的一可.能.拉.裂.区.来.增.强.其.抗.拉.裂.性.能.，-以-防.黏一丄边.坡拉.裂破坏1UUUUUnUnU2-4土.体.含.水.率对一其.的-影一响.丄石-坝.黏一丄心-墙的一施丄过-程.中每层虚铺黏丄层的含一水-率可-匕匕 厶冃不一同亠而相同碾压强度丄不一同含水一率黏丄的碾压一密实度不-同因此-黏土含水-率会影响碾压后一黏一土一心墙一的一断一裂一韧一度

12、一，一即一抗水一力劈一裂一的一能一U力，-有必要研究含水率对黏土的断裂韧一度的影响-1结一合-三一点一弯一曲_试一验一，一对_相一同一丄密一度一丄的一5一种一不一同一含一水一率一试一样进一行一丄断一裂一韧一度一测一试一，一试一验一中所一监测到的一典型试样一荷载-位一移曲线图5所示一由-图一5-可-知一，一每-个一试一验-的一荷一载一-位一移一曲一线一均一存一在一明一显一的一峰一值-点一，-取一该一峰一值-点一作一为一断一裂一韧一度一的一计-算一荷一载一，-可一计一算一出一每-丄试一样一的一断-裂-韧一度-JK结一果一如一图一6 一所示一由一图一6 一可一知亠前-段试样的JK随着试样一含水一率的

13、一增大而增大*7当试样中的-含-水-率-增-大一到-厶定一值-后-亠随-着-含-水-率-的一增-大一而-减一小，-说-明一存一在一个使一黏一丄-值-最-大一的一含-水率且与最优含水率相同O土石坝黏土心墙施丄时，一保一证黏土在最优含水率进行碾压一亠可使黏一土.心.墙.具.有.较.好.的.抗.水.力-劈.裂.性.能.3结论UUUUUUUnUnU丄-黏一土.的.K值.随.*土.体.丄密一度.的.增.大.而.增.厶，-丄石一坝一中-的一黏一丄心-墙一施一丄时，-可增加碾.压.次数或采用重型碾压设备碾压，一以一增大一心一墙密度及一其-，-从-而-提高其.抗-水一力一劈一裂的匕匕 厶冃力-丄黏丄JK随一着一其一含一水一率一的一增一大一先增大一后一咸小亠存一在一丄使其值最大的含水率b在黏土含水