粉质粘土工程特性研究（24清楚明了）

粉质粘土工工程特性研研究——学习笔记粉质粘土（SiltyClay）塑性指数Ⅰp＞10，且粒径大大于0.075mm的颗粒含量量不超过全全部质量的的50%的土，称为为粘土。其其中10＜Ⅰp≤17的土称为粉粉质粘土（（亚粘土））。对粉质粘土土工程特性性的探究实实验粉质粘土含含水量与抗抗剪强度参参数的关系系粉质粘土饱饱和度的影影响因素粉质粘土含含水量与抗抗剪强度参参数的关系系研究背景2010年4月9日，山西东东露天矿东东北帮发生生了较大规规模的塌方方，导致整整个东北帮帮剥离工程程停顿，严严重影响了了基建工程程的顺利进进行。经初初步分析，，东露天边边坡滑塌的的根本原因因在于：边边坡赋存一一层较厚粉质粘土，由于持续续的降雨，，设计没能能对其作特特殊的处理理，设定的的边坡土的的强度指标不能满足部部分土体边边坡稳定的的要求。因因此，亟需需对整个东东露天矿的的非工作帮帮边坡稳定定性问题进进行深入研研究，以期期实现对粉质粘土抗抗剪强度的科学确定定。为此，，对粉质粘粘土的抗剪剪强度随着含水量的变化关系系进行了试试验研究，，得出其随随着含水量量的变化而而变化的规规律，为边边坡稳定的的分析提供供重要的依依据。试验方案本次试验是是保持干密密度为1．709／cm3不变，控制制含水量变变化的直剪剪试验。试试验共在现现场取了12种土样，每每种土样分分为6组不同的含含水量，即即含水量控控制在4．68％、6．46％、11．37％、14．48％、19．34％、21．78％，以模拟拟土体在极极干燥、干干燥、小雨雨、中雨、、大雨、特特大暴雨天天气情况下下的含水量量，每一种种含水量的的土样做4个试样，分分别在100kPa、200kPa、300kPa、400kPa的竖直应力力下进行试试验，总计计288个试样。试验过程首先从土样样中选取具具有代表性性的试样10～20g，分别放入入两个称量量盒(恒质量、铝铝制)，称盒加湿湿土质量，，准确至0.01g。采用酒精精燃烧法，，称盒加干干土质量，，准确至0.01g，然后根据据式(1)计算含水率率：其中，为为试样样含水率；；m为试样湿质质量；为为试样样干质量。。试验使用用的直剪仪仪为南京土土壤仪器有有限公司的的zJ型应变控制制式四联直直剪仪，将将制备好的的试样装入入直剪仪的的剪力盒中中，试样上上下两面均均为透水石石。试样装装好后分别别加载，每每组试验取取4个试样，分分别在100kPa，200kPa，300kPa和400kPa的垂直压力力下，以0.8mm／min的速率进行行剪切，使使试样在5min～7．5min内剪损，获获得每级垂垂直荷载下下的最大剪剪力。试验结果与与分析粘聚力与含含水量的关关系据表l绘制粘聚力力与含水量量的关系曲曲线，如图图l所示。由图看出：：含水量的的变化对粘粘聚力C值的影响是是很大的，，而且粘聚聚力和含水水量的关系系并非线性性关系。总总体来说，，当含水量量从4.68％增加到11.37％时，粘聚聚力C值随含水量量的增加而而急剧增大大；当含水水量从11.37％增加到21.78％时．粘聚聚力C值随含水量量的增加而而逐渐减小小。因此，，说明含水水量为11.37％是其的一一个特征含含水量。内摩擦角和和含水量的的关系对表2的试验数据据进行分析析，绘制关关系图线，，并加以拟拟合，得到到粉质粘土土内摩擦角角与含水量量的线性回回归关系．．如图4所乐。由图4不难看出：：粉质粘土土内摩擦角角随着含水水量的增加加呈线性递递减趋势，，再进一步步分和加以以拟合，可可以得到其其线性回归归关系式为为(4)：试验结论1)当含水量小小于11.37％时，随着着含水量的的增加，土土中的越来来越多弱结结水逐渐吸吸附在强结结合水外围围．增加了了土粒外围围结合水的的分子数量量，增大了了土粒间的的吸引力，，在宏观上上表现为粘粘聚力随含含水量的增增加而增大大，且呈幂幂函数关系系：2)当含水量大大于11.37％时，随着着含水量的的增加，土土中的弱结结合水进一一步增加，，形成一层层较厚的结结合水膜，，增大了土土粒间的距距离．吸引引力减弱，，从而导致致粘聚力随随含水量的的增加逐渐渐减小，且且呈线性关关系：3)内摩擦角与与土的颗粒粒结构、大大小、形状状及密实度度相关。相相同密实度度的重塑粉粉质粘土塑塑性指数越越小，内摩摩擦角越大大。随着土土体含水量量的减小，，土体的可可塑性逐渐渐减弱，从从而内摩擦擦角逐渐增增大，且呈呈线性关系系：4)本文所建立立的经验公公式是粉质质粘土粘聚聚力、内摩摩擦角和含含水量之间间关系的表表达式，在在边坡的变变形分析与与安全性评评价以及降降雨时边坡坡安全稳定定性影响的的分析中，，具有实用用价值。粉质粘土饱饱和度的影影响因素长期以来，，人们在做做粘土尤其其是粉质粘粘土实验时时，发现通通过密度、、含水量量、、士粒粒比重求求得的饱和和度很大，有时时会接近1，甚至有大大于1的情况。这这在自然土土样是不可可能出现的的。下面分分别从三个个基本量密密度、、含含水量、、土粒比重重来来探讨讨它们各自自对饱和度度的的影响响。试验方法下面以“黄黄广大堤土土工试验成成果表”(见表1)中部分饱和和度大于1的数据为基基础，分别别讨论密度度、、含水水量、、土土粒比重的的影响。。黄广大堤堤土工试验验共58组，其中有有23组饱和度大大于1。含水量的的影响响在现场取粉粉质粘土土土样时，圆圆筒与土体体发生剪切切，土体发发生剪胀，，体积增大大，因而会会从周围土土体中吸收收部分水分分，故土样样含水量会会略微增加加。令是是由于于含水量变变化引起的的饱和度的的变化量。。是是土土体含水量量的变化量量，它以0.01，0.03，0.05，0.08，0.1增加。密度的的影响对于密度实实验，剪胀胀吸水现象象不但在现现场取土样样时发生，，而且还在在室内做实实验时发生生。这些水水分或被土土样吸入或或以微小的的水分颗粒粒吸附在土土样的表面面。因此土土样密度也也会略微增增加。设是是由于土样样密度变化化所引起的的饱和度增增量，表表示土土体密度的的增量，它它以0.01、0.03、0.05、0.08、0．1增加。土粒比重的的影影响土粒比重主主要取决于于土的矿物物成分，不不同土类的的比重变化化幅度不大大。因此在在一般的土土工试验中中，常认为为土粒比重重是个已知知数，即认认为土粒比比重=2．68～2．72。表表示由由于土粒比比重增加而而引起的含含水量的改改变量，表表示示土粒比重重的变化量量，每次的的增量同上上。由表4可知，随着着土粒比重重增量的的增增加，饱和和度增量先先减小后后增加，最最后增量越越来越小，，即土粒比比重对饱和和度的影响响是有限制制的。并且且对比表1，发现含水水量越小，，饱和度增增量随土粒粒比重的增增量越大。。常见的土土粒比