粉质粘土工程特性研究24清楚明了

粉质粘土工程特性研究——学习笔记粉质粘土（SiltyClay）塑性指数Ⅰp＞10，且粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全部质量的50%的土，称为粘土。其中10＜Ⅰp≤17的土称为粉质粘土（亚粘土）。对粉质粘土工程特性的探究实验粉质粘土含水量与抗剪强度参数的关系粉质粘土饱和度的影响因素粉质粘土含水量与抗剪强度参数的关系研究背景2010年4月9日，山西东露天矿东北帮发生了较大规模的塌方，导致整个东北帮剥离工程停顿，严重影响了基建工程的顺利进行。经初步分析，东露天边坡滑塌的根本原因在于：边坡赋存一层较厚粉质粘土，由于持续的降雨，设计没能对其作特殊的处理，设定的边坡土的强度指标不能满足部分土体边坡稳定的要求。因此，亟需对整个东露天矿的非工作帮边坡稳定性问题进行深入研究，以期实现对粉质粘土抗剪强度的科学确定。为此，对粉质粘土的抗剪强度随着含水量的变化关系进行了试验研究，得出其随着含水量的变化而变化的规律，为边坡稳定的分析提供重要的依据。试验方案本次试验是保持干密度为1．709／cm3不变，控制含水量变化的直剪试验。试验共在现场取了12种土样，每种土样分为6组不同的含水量，即含水量控制在4．68％、6．46％、11．37％、14．48％、19．34％、21．78％，以模拟土体在极干燥、干燥、小雨、中雨、大雨、特大暴雨天气情况下的含水量，每一种含水量的土样做4个试样，分别在100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的竖直应力下进行试验，总计288个试样。试验过程首先从土样中选取具有代表性的试样10～20g，分别放入两个称量盒(恒质量、铝制)，称盒加湿土质量，准确至0.01g。采用酒精燃烧法，称盒加干土质量，准确至0.01g，然后根据式(1)计算含水率：

其中，为试样含水率；m为试样湿质量；为试样干质量。试验使用的直剪仪为南京土壤仪器有限公司的zJ型应变控制式四联直剪仪，将制备好的试样装入直剪仪的剪力盒中，试样上下两面均为透水石。试样装好后分别加载，每组试验取4个试样，分别在100kPa，200kPa，300kPa和400kPa的垂直压力下，以0.8mm／min的速率进行剪切，使试样在5min～7．5min内剪损，获得每级垂直荷载下的最大剪力。试验结果与分析粘聚力与含水量的关系

据表l绘制粘聚力与含水量的关系曲线，如图l所示。

由图看出：含水量的变化对粘聚力C值的影响是很大的，而且粘聚力和含水量的关系并非线性关系。总体来说，当含水量从4.68％增加到11.37％时，粘聚力C值随含水量的增加而急剧增大；当含水量从11.37％增加到21.78％时．粘聚力C值随含水量的增加而逐渐减小。因此，说明含水量为11.37％是其的一个特征含水量。内摩擦角和含含水量的关系系对表2的试验数据进进行分析，绘绘制关系图线线，并加以拟拟合，得到粉粉质粘土内摩摩擦角与含水水量的线性回回归关系．如如图4所乐。由图4不难看出：粉粉质粘土内摩摩擦角随着含含水量的增加加呈线性递减减趋势，再进进一步分和加加以拟合，可可以得到其线线性回归关系系式为(4)：试验结论1)当含水量小于于11.37％时，随着含含水量的增加加，土中的越越来越多弱结结水逐渐吸附附在强结合水水外围．增加加了土粒外围围结合水的分分子数量，增增大了土粒间间的吸引力，，在宏观上表表现为粘聚力力随含水量的的增加而增大大，且呈幂函函数关系：2)当含水量大于于11.37％时，随着含含水量的增加加，土中的弱弱结合水进一一步增加，形形成一层较厚厚的结合水膜膜，增大了土土粒间的距离离．吸引力减减弱，从而导导致粘聚力随随含水量的增增加逐渐减小小，且呈线性性关系：3)内摩擦角与土土的颗粒结构构、大小、形形状及密实度度相关。相同同密实度的重重塑粉质粘土土塑性指数越越小，内摩擦擦角越大。随随着土体含水水量的减小，，土体的可塑塑性逐渐减弱弱，从而内摩摩擦角逐渐增增大，且呈线线性关系：4)本文所建立的的经验公式是是粉质粘土粘粘聚力、内摩摩擦角和含水水量之间关系系的表达式，，在边坡的变变形分析与安安全性评价以以及降雨时边边坡安全稳定定性影响的分分析中，具有有实用价值。。粉质粘土饱和和度的影响因因素长期以来，人人们在做粘土土尤其是粉质质粘土实验时时，发现通过过密度、、含水水量、、士粒比比重求求得的饱饱和度很大，有时会会接近1，甚至有大于于1的情况。这在在自然土样是是不可能出现现的。下面分分别从三个基基本量密度、、含水量、、土土粒比重来来探探讨它们各自自对饱和度的的影响。试验方法下面以“黄广广大堤土工试试验成果表””(见表1)中部分饱和度度大于1的数据为基础础，分别讨论论密度、、含水水量、、土粒比比重的的影响。。黄广大堤土土工试验共58组，其中有23组饱和度大于于1。含水量的的影响在现场取粉质质粘土土样时时，圆筒与土土体发生剪切切，土体发生生剪胀，体积积增大，因而而会从周围土土体中吸收部部分水分，故故土样含水量量会略微增加加。令是是由于含水量量变化引起的的饱和度的变变化量。是是土体含水量量的变化量，，它以0.01，0.03，0.05，0.08，0.1增加。密度的影影响对于密度实验验，剪胀吸水水现象不但在在现场取土样样时发生，而而且还在室内内做实验时发发生。这些水水分或被土样样吸入或以微微小的水分颗颗粒吸附在土土样的表面。。因此土样密密度也会略微微增加。设是是由由于土样密度度变化所引起起的饱和度增增量，表表示土体密密度的增量，，它以0.01、0.03、0.05、0.08、0．1增加。土粒比重的的影响土粒比重主要要取决于土的的矿物成分，，不同土类的的比重变化幅幅度不大。因因此在一般的的土工试验中中，常认为土土粒比重是个个已知数，即即认为土粒比比重=2．68～2．72。表表示由于土土粒比重增加加而引起的含含水量的改变变量，表表示土粒比比重的变化量量，每次的增增量同上。由表4可知，随着土土粒比重增量量的的增加，饱和和度增量先先减减小后增加，，最后增量越越来越小，即即土粒比重对对饱和度的影影响是有限制制的。并且对对比表1，发现含水量量越小，饱和和度增量随土土粒比重的增增量越大。常常见的土粒比比重如下：砂砂土约为2．65～2．69