含水率對(duì)凍結(jié)沙土強(qiáng)度的影響

吳 明 穎

(安徽理工大學(xué)，安徽 淮南 232000)

0 引言

強(qiáng)度作為凍結(jié)沙土的重要力學(xué)特性之一，是各國(guó)學(xué)者研究?jī)鐾恋闹饕芯繉?duì)象與研究熱點(diǎn)。朱元林等人通過(guò)研究不同種類凍土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與溫度、加載速率及含水率等因素的關(guān)系，對(duì)凍土強(qiáng)度與上述影響因素關(guān)系的預(yù)測(cè)[1-5]。王春雷等人通過(guò)研究表面凍土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨含水率的增大而增大[6]。肖海斌等對(duì)高含水率凍土進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明存在某值當(dāng)含水率超過(guò)時(shí)，強(qiáng)度隨著含水率的增加逐漸降低[7]。蔡正銀等人則對(duì)凍土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與含鹽量及含水率的關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究[8]。

本文分別對(duì)凍結(jié)沙土進(jìn)行不同含水率單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，進(jìn)而得出含水率對(duì)凍結(jié)沙土抗壓強(qiáng)度的影響趨勢(shì)的結(jié)論。

1 單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

1.1 試樣制備

按《人工凍土力學(xué)性能試驗(yàn)》要求，試樣尺寸按規(guī)范要求選擇的是50 mm×100 mm，外形尺寸誤差小于1.0%，試樣兩端平行度誤差不大于0.5 mm。采用某礦沙土進(jìn)行重塑試驗(yàn)。其具體參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)砂試驗(yàn)參數(shù)

本文試驗(yàn)試樣共分兩大組：一組取含水量為控制變量，分別取含水率為8%，10%和12%的沙土進(jìn)行試驗(yàn)；另一組取含鹽量為控制變量，在含水率為10%的情況下，取含鹽量分別為0.25%，0.5%及0.75%的沙土進(jìn)行試驗(yàn)。每含水率或含鹽量梯度試驗(yàn)取三個(gè)試樣進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

本文采用了安徽理工大學(xué)自行研制的WDT-100凍土性能試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)采用控制應(yīng)變速率加載方式來(lái)加載。試驗(yàn)過(guò)程如下：首先設(shè)置凍土性能試驗(yàn)機(jī)參數(shù)，將試驗(yàn)溫度及停止條件等設(shè)置完畢；將試樣放入并恒溫2 h后進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)試樣應(yīng)力值下降或軸向應(yīng)變達(dá)到20%以上時(shí)停止試驗(yàn)。根據(jù)計(jì)算機(jī)繪制的應(yīng)力應(yīng)變曲線取其峰值為單軸抗壓強(qiáng)度。試驗(yàn)溫度為-10 ℃。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

凍結(jié)沙土在不同含水率條件下應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖1所示。

根據(jù)圖1d),凍結(jié)沙土在不同含水率條件下其強(qiáng)度隨著含水率的增大而增大。但其增大速率則逐漸降低，直至為零，即到達(dá)某一峰值。然而由于凍結(jié)沙土試樣制備過(guò)程中其含水率無(wú)法超過(guò)14%，故此試驗(yàn)無(wú)法確定其到達(dá)峰值之后走向。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)不同含水率的凍結(jié)沙土試驗(yàn)研究，得到如下主要結(jié)論：

1)凍結(jié)沙土單軸抗壓強(qiáng)度隨含水率的增大而逐漸增大，但并不是無(wú)限增大的，會(huì)存在某一峰值。

2)凍結(jié)沙土單軸抗壓強(qiáng)度雖然隨著含水率的增大而增大，但其增長(zhǎng)速率卻是隨含水率增大而減小，故而存在峰值。然而由于沙土飽和的原因，無(wú)法研究其增長(zhǎng)后的發(fā)展趨向，這也正是本文后續(xù)的研究工作。