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红黏土工程特性的温度效应试验研究

常留成  
【摘要】:地下空间被开发利用,大量热量转移到地下。这些热量使浅层红黏土温度升高到100℃。高温条件下红黏土围岩的渗透特性、变形特性、强度特性等工程性质发生变化,红黏土工程性质变化会诱发地质灾害或造成地基的不均匀变形。因此,掌握温度对红黏土各项工程性质的影响规律及作用机制,在工程建设中对避免因温度场变化引起的土体性质劣化或灾害形成具有重要理论和实践意义。据此,本文在总结前人相关研究成果的前提下,围绕红黏土工程特性温度效应研究这一课题,以南昌市广泛分布的第四纪红黏土为试验对象,通过自行设计的温控可调加热装置并结合常规试验设备,对红黏土在不同温度荷载作用下渗透性、胀缩性、压缩性和强度特性进行了试验研究,得到了红黏土的渗透性、胀缩性、压缩性和强度特性随温度的变化规律,并对相关机理进行了分析,得到结论如下:(1)温度从27℃升到95℃,红黏土的渗透系数在增大,且低干密度试样渗透系数的变化幅度大于高干密度试样。相同温度下,相同初始含水率干密度为1.55 g/cm~3试样渗透系数远大于干密度为1.64 g/cm~3和1.7g/cm~3试样的渗透系数。干密度对红黏土渗透性温度效应的影响远大于初始含水率对红黏土渗透性温度效应的影响。(2)随着环境温度升高,红黏土的自由膨胀率随之增加,线缩率则降低。红黏土胀缩性的温度效应受含水率和干密度的共同影响,初始含水率越高,干密度越大,自由膨胀率和线缩率随温度的变化幅度越明显。(3)通过压汞试验发现红黏土的孔隙主要由聚集体内孔隙和聚集体间孔隙组成,聚集体内孔隙和聚集体间孔隙约占孔隙总体积的94.56%。温度荷载只是改变了聚集体间的孔隙。(4)温度对红黏土黏聚力的影响显著,当温度大于65℃时,黏聚力随温度升高而升高,表现为强度的热硬化;当温度小于65℃时,黏聚力随温度升高而降低,表现为强度的热软化。内摩擦角随温度变化不明显。


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