南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征及影响因素分析.pdfVIP

南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征及影响因素分 析 一、引言 随着城市化进程和经济的不断发展，城市交通问题成为制约城市发 展的重要因素之一。对于城市交通建设来说，道路的建设是非常重要的 一环。因此，对于路基工程的研究和设计一直都是土木工程学科领域内 一个热门的研究方向。在道路工程中，土壤是最常见的材料之一，因为 它具有良好的承载能力、工程可靠性高等优点，所以成为理想的道路基 层的建造材料。 然而，在道路环境中，土壤承受着大量的机动车辆的作用，致使土 体易发生变形和破坏，如果不加措施，将给道路的正常使用和管理带来 巨大的困难。因此，对土壤的力学性质研究是很有必要的。而在土壤力 学性质中，特别是土壤的抗剪强度，是研究车行高速公路路基工程中较 为重要的一个性质，也是工程实际应用的重点之一。因此，对于路基土 壤的抗剪强度研究已经引起了人们的广泛关注和热情研究，特别是在大 型公路工程中，路基土壤的抗剪强度成为了必须的研究内容之一。本论 文主要研究南宁外环膨胀土抗剪强度的非线性特征及其影响因素，旨在 为道路工程的建设提供相关的理论和应用基础。 二、南宁外环膨胀土的基本特征 南宁外环公路是南宁交通中枢既往东西线的一条重要交通干线，围 绕着南宁市的城市周边而形成的一个高速公路环线，其位于广西南宁市 南郊。 该地区的土壤属于膨胀土，这是一种由于含有膨胀性粘土矿物质而 形成的土壤。膨胀土在湿润状态下有非常大的体积膨胀，但在干燥状态 下则会有较大的体积收缩。由于南宁地区的降雨量较大，因此膨胀土承 受降雨和干湿交替时将会产生巨大的尺寸变化，这就可能导致路基基础 的损坏。因此，对南宁外环路基膨胀土的力学特征研究非常重要。 三、南宁外环膨胀土的非线性力学性质 对南宁外环路基膨胀土力学特性分析可以采用室内试验进行研究。 通过室内试验，本文提取出了南宁外环研究区膨胀土样品的干密度、含 水量、抗剪强度等重要参数。在试验过程中，采用不同的应变速率和应 变幅度模拟实际的不同应变条件，测定了不同应变条件下土壤抗剪强度 的变化规律。试验结果表明，膨胀土的抗剪强度具有明显的非线性特性， 在大应变情况下呈现出明显的非线性形态。 根据试验结果，我们可以得到以下结论： 1. 南宁外环膨胀土抗剪强度随应变幅度的增加而降低，在一定范围 内呈现出明显的非线性特征。 2. 当应变幅度较小的时候，南宁外环膨胀土呈现出典型的粘性弹性 特征；而当应变幅度较大时，南宁外环膨胀土呈现出明显的塑性弹性特 征。 3. 应变速率对南宁外环膨胀土抗剪强度具有一定的影响，当应变速 率较小时，膨胀土呈现出类线性弹性特点，而当应变速率较大时，膨胀 土呈现出明显的非线性特性。 四、南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征的影响因素分析 1. 饱和度： 膨胀土在饱和状态下比干燥状态下抗剪强度更强，因为饱和状态下 土颗粒间的贴合程度更加紧密，因此饱和状态下膨胀土的孔隙水起到了 较好的润滑作用，可以较好地缓解土颗粒之间的摩擦磨损，提高了土的 整体抗剪强度。 2. 粘粒含量： 膨胀土的粘粒含量对其抗剪强度有较明显的影响。由于在土体中， 粘性物质是起到颗粒颗粒之间连接作用的，因此粘性物质的增加会使得 土体整体的连续性更佳，土体抗剪强度会相应变强。 3. 应变速率： 应变速率的变化不仅会影响膨胀土抗剪强度的值，而且还会影响其 抗剪强度的形态，特别是在大应变的情况下，应变速率的变化将引发膨 胀土的一些非线性行为，如剪扭损伤和动态弹性损伤等。 4. 应力状态： 应力状态对现象土的抗剪强度同样具有重要的影响，adiabatic mode 理论和 Mohr-Coulomb 准则可以预测土体在不同应力状态下的抗剪性能， 并可以预测不同应变幅度下土体的剪切应变刚度。 五、结论 通过对南宁外环膨胀土抗剪强度的非线性特性进行研究，我们可以 得出以下结论： 1. 南宁外环膨胀土的抗剪强度呈现出非线性形态，其强度随应变幅 度的增加而出现降低的趋势，而应变速率、饱和度、粘粒含量、应力状 态等因素则对膨胀土的抗剪强度具有明显的影响。 2. 膨胀土的非线性特性对于路基工程具有一定的影响，研究其非线 性力学特性，可以帮助工程设计人员更好地理解土体力学行为，有助于 优化工程结构设计和施工方案，提高道