广西红黏土变形与强度特性研究

广西红黏土变形与强度特性研究

赵晟

广西基础勘察工程有限责任公司541000

摘要：红黏土的变形特性一直是影响建筑物稳定性的重要因素。本文通过对广西桂林市红黏土不同含水率下的原状土进行固结试验，分析不同初始条件下红黏土的变形和强度特性。通过研究结果表明，广西红黏土具有很高的压缩性，应力-应变关系呈明显的单峰性，并根据此研究结果，提出红黏土的二次应力-应变模型。而后，说明了为得到准确的红黏土参数，土工试验时应注意的操作规程。

红黏土是指石灰岩、白云岩等碳酸类岩在亚热带温热气候下经风化及红土化后得到的一类高粘性土，在广西、贵州、云南一代有广泛的分布，出现在各种建设工程环境中[1]。由于红黏土还具有很强的膨胀性能，而膨胀性和压缩性对建筑物的影响又恰恰相反，现在对于该类地质特性的处理方法，一般是将持力层布置在完整的基岩上，这样的方法会增加一定的成本，不具备经济性[3]。因此，研究红黏土的变形与强度特性，对于工程建设有着重要的作用。

1土的基本物理性质指标

本研究项目所有土样均取自于广西桂林市临桂区某建筑工地，取样及试验过程按照《土工试验方法标准（GB/T20123-1999）》进行，试验土体呈红褐色，其基本物理性质指标如表1。

从上图可得，红黏土的应力-应变关系大致呈单峰结构。假设AB段为应力激增段，在这个部分，在应力增加的过程中，应变并未发生很大的变化，宏观上的表现就是在轴向压力增大的同时，土样的变形并不明显，在这个阶段，土样承受外力增加，但是并不会发生过多的沉降。这是因为，土体是由三相介质组成：溶液、土体颗粒和空气。土体颗粒由于水合双电子层的粘结作用，会形成形态各异的颗粒骨架，在压缩过程中，通过点对点、面对面或者面对点的方式进行接触并传递力的大小，颗粒越密实，抵抗外力的能力就越强。由于本次试验采取的是不排水试验，因此，水也能承担一定的静水压力。BC段为平行段，在这个阶段，应变增加，但是应力的变化不大，甚至有小幅度的减小，在这个阶段，土体开始发生剪切变形，由于剪切力使体积不断地发生变化，也可以称为应力软化现象[4]。

T004、T005应力-应变的关系先增加后减小，这是因为在剪切的过程中，土体颗粒会随着剪切的进行填充到没有被水充满的孔隙中，宏观表现为试样被压缩，但是随着剪切的进行，孔隙体积减小后的，颗粒会与相邻颗粒产生滑动，体积便有所膨胀。经查证，该改土样取自场地较浅部位，孔深仅有0.2m，在试验过程中属于超固结状态。

在初始阶段，各围压下的试样具有相同的应力-应变数据，这说明，红黏土在初始受力状态下，拥有相同的变形状态[5]。随着围压的增大，体积变形也相应的增大。

对于软塑状态的红黏土，由于各种人为原因，会导致土样的结构遭到破坏，且在套橡皮膜的过程中，也容易遭到破坏，因此基本不会用三轴试验得到压缩剪切特性，若想得到软塑样的固结剪切特性，建议使用固结仪和直剪仪分开试验。在工地中，就将样品用塑料薄膜包裹，再放入铝制取样盒中。在室内实验室，应隔着塑料薄膜，用切样器或其他将样品平均切成4段，再分别取得环刀样，在切割过程中，应横放。

3结论

本文在对桂林临桂某工地红黏土原状土进行三轴试验，得到了在不排水条件下固结的特性，结论如下：

（1）该地区红黏土具有超固结性，在剪切的过程中出现剪胀现象。红黏土的应力应变关系为单峰型结构，有一定的应变软化特性，并且随着含水率的降低，软化现象更加明显。这是因为红黏土中的Fe3，使得红线图的估计恶性增大，表现为炒股截图的特性。

（2）红黏土在应力施加初始阶段，所表现的应力-应变特性相同，这说明，相同状态的红黏土在初始阶段表现的力学特性是一致的。

（3）得到软塑红黏土准确的固结剪切特征值非常不容易，需要在取样时就包裹1~2层塑料薄膜，在取环刀样的时候需要放倒分层切割。

参考文献：

[1]孙岳崧，濮家骝，李广信.不同应力路径对砂土应力—应变关系影响[J].岩土工程学报，1987，6（6）：78-88.

[2]廖义玲，毕庆涛，席先武，等.关于红黏土先期固结压力的探证[J].岩土力学，2006，27（11）：1931-1934.

[3]王亮亮，杨果林.武广客运专线红粘土地基固结变形特性研究[J].工程勘察，2010，38（3）：1-5.

[4]陈开圣.重塑红黏土固结变形影响因素分析[J].公路，2017（4）：229-234.

[5]吴俊阳，耿慧辉.结构连结对红粘土前期固结压力的影响[J].科技风，2009（17）：136.