浅论膨胀土在胀缩变形过程中的应力应变状态第29卷第4期2003年12月四川建筑科学研究BUILDINGSCIENCERESEARCHOFSICHUAN收稿日期:2003205213作者简介:龙安宝(1951—),男,四川中江人,工程师,前从事地基研究,后从事工民建设计,现从事工程质量管理。浅论膨胀土在胀缩变形过程中的应力应变状态龙安宝(中江县建设工程质量安全监督站,四川中江618101)摘要:根据土力学原理和研究实践,从非膨胀性粘土的应力应变状态入手,讨论了不同条件下的膨胀性粘土的应力应变状态,分析了其胀缩变形机理、过程和结果,解释了膨胀土地区几种特殊现象。关键词:膨胀性粘土;胀缩变形;应力应变状态中图分类号:TU443文献标识码:A文章编号:1018-1933(2003)04-0049-041引言吸水膨胀、失水收缩是一切粘性土固有的属性,其本质是土颗粒与水相互作用的结果。就一般而言,胀缩性随着土中粘粒分散程度的增高而增强,这是一切粘性土的共性。当土中粘粒主要是由亲水性能较高的矿物组成时,胀缩性能表现得更加明显,这是膨胀性粘土的个性。单个体积有限的膨胀性粘土土体单元在特定的边界条件下均匀吸水或失水过程中,土体单元在三个方向可以自由地膨胀或收缩,不存在胀缩应力,只存在着胀缩应变。当土体单元不是处在均匀地吸水或失水状态,或是某些方向不能自由地产生胀缩应变,土体单元某些面上将产生胀缩应力。这种随着本身的内在条件和外界条件变化体积增大或缩小的土体,在胀缩变形过程中,其内部的应力应变是相当复杂的。本文只就这种应力应变状态进行粗浅讨论,观点、提法上有不当之处,望同行们不吝赐教。2土体单元在不同条件下的应力应变状态膨胀性粘土除了土体中粘粒具有较高的吸水膨胀、失水收缩的亲水性外,其它性质与非膨胀性粘土基本相同。下面,就非膨胀性粘土中的应力应变状态着手进行讨论。211非膨胀性粘土中土体单元的应力应变状态非膨胀性粘土中的粘土颗粒不具有好的亲水性,在得水失水过程中,粘土颗粒对水的吸收力趋向于零,土体不会产生大的胀缩应力或胀缩应变。假设在地基土内的任意一点上取1个体积有限的土体单元,这时土体单元三个方向的6个面只受到上覆土体重量及土体单元自重PQ、外加荷载PN的作用下产生的垂直应力σ1及由于土体侧向传压作用下产生的水平应力σ2和σ3(为了便于后面讨论,这里把σ1,σ2和σ3称作压缩应力),并在σ1,σ2,σ3作用下土体单元在三个方面向上产生压缩应变ε1,ε2,ε3,如图1所示。土体单元三个方向上的总应力的关系式为珋σ=f(σ)(1)总应力的代数式为珋σ1=σ1珋σ2=σ2(2)珋σ3=σ3总应变的关系式为珋ε=f(ε)(3)总应变的代数式为珋ε1=ε1珋ε2=ε2(4)珋ε3=ε3(1)～(4)式中σ1,σ2,σ3———三个方向上的压缩应力(后同);珋σ1,珋σ2,珋σ3———三个方向上的总应力(后同);ε1,ε2,ε3———三个方向上的压缩应变(后同);珋ε1,珋ε2,珋ε3———三个方向上的总应变(后同)。图1土体内任意一点的应力应变状态在相同的位置上,土体单元上的三向应力数值相等,土体单元保持在三个轴向应变均等的纯压状态,土体单元的应变主要是上覆土层重量和外加荷载作用下所产生的压缩应变珋ε。实际上,由于土体为三相分散体系,具有不均匀性,属于毛细多孔体,它不能象液体一样有效地传递侧压力,在绝大多数情况下,三向应力不可能均等。具体地讲,σ1恒大于σ2和σ3,同时,土体单元三个方向的压缩应变ε1恒大于ε2和ε3,使土体的压缩变形主要反映在垂直向下的方向上,故而非膨胀土地区的坡坎,具有很大的自然的稳定的斜坡坡角。212膨胀性粘土土体单元吸水膨胀的应力应变状态膨胀土在吸水过程中,亲水矿物的粘土颗粒对于水的吸收力S必须大于上覆土层重PQ,外加荷载PN、毛细管张力94本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！