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Experimental Study on Temperature Effect on Swelling‑shrinking Behaviours of Expansive Soil
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 42, Issue 5, Pages: 1053-1060(2022)
- 作者机构：
1.桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004
2.桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室， 广西 桂林 541004
3.甘肃省地矿局第三地质矿产勘查院， 甘肃 兰州 730050
- 作者简介：
- 基金信息：
DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20211004049
CLC： TU443Received：04 October 2021，
Revised：2021-11-15，
Published：28 October 2022
- 稿件说明：
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曾召田,潘斌,莫红艳等.温度作用下膨胀土的胀缩特性及微观机理[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1053-1060.
ZENG Zhaotian,PAN Bin,MO Hongyan,et al.Experimental Study on Temperature Effect on Swelling‑shrinking Behaviours of Expansive Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1053-1060.
曾召田,潘斌,莫红艳等.温度作用下膨胀土的胀缩特性及微观机理[J].防灾减灾工程学报,2022,42(05):1053-1060. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211004049.
ZENG Zhaotian,PAN Bin,MO Hongyan,et al.Experimental Study on Temperature Effect on Swelling‑shrinking Behaviours of Expansive Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(05):1053-1060. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20211004049.
摘要
温度场作为外部环境要素场之一，对膨胀土的水⁃力学性质具有显著影响。为研究温度对膨胀土胀缩特性的影响规律及微观机理，以南宁膨胀土为对象，开展了不同温度（5~45 ℃）下膨胀土的浸水膨胀和失水收缩试验，结果表明膨胀土的胀缩特性具有显著的温度效应，其膨胀率随温度升高而增大，温度越高其增大效果越明显；收缩率随温度升高则呈现出先增大后减小的变化规律，存在临界温度“
T
c
=35 ℃”。在此基础上，基于不同温度（5~45 ℃）下的吸附结合水试验，从土⁃水作用角度阐释了膨胀土胀缩特性温度效应的微观机理；随着温度的升高，土中结合水量减小，水膜厚度变薄，从而引起两方面的结果：①土颗粒间的吸力减弱而斥力增加，宏观表现为土体的膨胀性增加；②土颗粒间距变小，促进了土颗粒骨架由松散状态向紧密状态转化，颗粒排列更紧密，收缩性增加，而达到一定温度后，水分蒸发时间较短，土⁃水作用加剧使得土体骨架没有充足的时间向紧密状态转化，是造成土体收缩性减小的主要原因。
Abstract
Temperature is one of the most important external environmental elements， which has a significant influence on hydro-physical properties of expansive soils. Taking one typical Nanning expansive soil as the research object， swelling and shrinkage tests were carried out at the temperature of 5~45 ℃. The results show that the swell-shrinking characteristics of the expansive soil are significantly affected by temperature. The swelling ratios increase with the increase of temperature. The shrinkage ratio increases first and then decreases with rising temperature， and there is a critical temperature
T
c
=35 ℃. Furthermore the mechanism of temperature effects on the swell-shrinking characteristics of the expansive soils was explained based on the adsorptive bound water tests at different temperatures （5~45 ℃）. With the increase of temperature， the amount of bound water decreases， and the thickness of the water film becomes thinner. The change of soil microstructure has caused two results： ① The suction between the soil particles weakens and the repulsive force increases during the process of soil water absorption and expansion. Macroscopically， it is an increase of soil swelling； ②For the loss of water shrinkage， the decrease of the water film thickness makes the reduction of the distance between soil particles and promotes the transformation of the soil particle framework from a loose state to a compact state， the shrinkage increase. After reaching a certain temperature， the water evaporation time is shorter， and the soil-water interaction is intensified. The soil skeleton have no sufficient time to transform into a compact state， which is the main reason for the decrease in shrinkage deformation.
关键词
Keywords
references
包承纲 . 非饱和土的性状及膨胀土边坡稳定问题 ［J］. 岩土工程学报 ， 2004 ， 26 （ 1 ）： 1 - 15 .
Bao C G . Behavior of unsaturated soil and stability of expansive soil slope ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2004 ， 26 （ 1 ）： 1 - 15 . （in Chinese）
郭永春 ， 陈伟乐 ， 赵海涛 . 膨胀土吸水过程的试验研究 ［J］. 水文地质工程地质 ， 2016 ， 43 （ 4 ） ： 108 - 112 .
Guo Y C ， Chen W L ， Zhao H T . Experimental research of water-uptake process of the expansive soil ［J］. Hydrogeology ＆ Engineering Geology ， 2016 ， 43 （ 4 ）： 108 - 112 . （in Chinese）
赵颖文 ， 孔令伟 ， 郭爱国 ， 等 . 广西原状红黏土力学性状与水敏性特征 ［J］. 岩土力学 ， 2003 ， 24 （ 4 ）： 568 - 572 .
Zhao Y W ， Kong L W ， Guo A G ， et al . Mechanical behaviors and water-sensitive properties of intact Guangxi laterite ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2003 ， 24 （ 4 ）： 568 - 572 . （in Chinese ）
邹维列 ， 陈轮 ， 谢鹏 ， 等 . 重塑膨胀土非线性强度特性及一维固结浸水膨胀应力-应变关系 ［J］. 岩土力学 ， 2012 ， 33 （ 增2 ）： 59 - 64 .
Zou W L ， Chen L ， Xie P ， et al . Nonlinear strength property of remolded expansive soil and its stress-strain relationship for soaking after one-dimensional consolidation ［J］. Rock & Soil Mechanics ， 2012 ， 33 （ Sup2 ）： 59 - 64 . （in Chinese）
刘岩 ， 吴天前 ， 邹维列 . 强膨胀土自然膨胀特性的试验研究 ［J］. 华中科技大学学报（自然科学版） ， 2020 ， 48 （ 2 ）： 29 - 35 .
Liu Y ， Wu T Q ， Zou W L . Experimental study on humidification deformation of expansive soil ［J］. Journal of Huazhong University of Science and Technology （Natural Science Edition） ， 2020 ， 48 （ 2 ）： 29 - 35 . （in Chinese）
Miller D J . Expansive soils： problems and practice in foundation and pavement engineering ［M］. New Jersey ： John Wiley & Sons ， 1997 .
汪贤恩 ， 谭晓慧 ， 辛志宇 ， 等 . 膨胀土收缩性质的试验研究 ［J］. 岩土工程学报 ， 2015 ， 37 （ 增2 ）： 107 - 114 .
Wang X E ， Tan X H ， Xin Z Y ， et al . Experimental study on shrinkage properties of expansive soils ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2015 ， 37 （ Sup2 ）： 107 - 114 . （in Chinese）
王东伟 ， 唐朝生 ， 李胜杰 ， 等 . 膨胀土干缩变形特性试验研究 ［J］. 高校地质学报 ， 2019 ， 25 （ 5 ）： 756 - 765 .
Wang D W ， Tang C S ， Li S J ， et al . Experimental study on volumetric shrinkage behavior of expansive soil ［J］. Geological Journal of China Universities ， 2019 ， 25 （ 5 ）： 756 - 765 . （in Chinese ）
Mitchell J K ， Soga K . Fundamentals of soil behavior （3rd Edition） ［M］. New York ： John Wiley & Sons Ltd ， 2005 .
Λ．И． 库里契茨基 . 土中结合水译文集 ［M］. 李生林， 薄遵昭， 秦素绢， 等编译. 北京 ： 地质出版社 ， 1982 .
СВЯЭАННАЯВОДАВСИСТЕМАХ . Translation anthology of absorbed water in soils ［M］. LI S L， Bo Z Z， Qin S J，et al. Beijing ： Geological Publishing House ， 1982 . （in Chinese）
Lloret A ， Villar M V . Advances on the knowledge of the thermo-hydro-mechanical behaviour of heavily compacted “FEBEX” bentonite ［J］. Physics & Chemistry of the Earth ， 2007 ， 32 （ 8 ）： 701 - 715 .
唐朝生 ， 崔玉军 ， Tang A M ， 等 . 膨胀土收缩开裂过程及其温度效应 ［J］. 岩土工程学报 ， 2012 ， 34 （ 12 ）： 2181 - 2187 .
Tang C S ， Cui Y J ， Tang A M ， et al . Shrinkage and desiccation cracking process of expansive soil and its temperature dependent behavior ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2012 ， 34 （ 12 ）： 2181 - 2187 . （in Chinese ）
土工试验方法标准 ： GBT 50123—1999 ［S］. 北京 ： 中国计划出版社 ， 1999 .
吴凤彩 . 粘性土的吸附结合水测量和渗流的某些特点 ［J］. 岩土工程学报 ， 1984 ， 6 （ 6 ）： 84 - 93 .
Wu F C . Some characteristics of adsorption-bonded water measurement and seepage of clay soil ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 1984 ， 6 （ 6 ）： 84 - 93 . （in Chinese）
云巍扬 . 胀缩性土中结合水测试研究 ［D］. 桂林 ： 桂林理工大学 ， 2019 .
Yun W Y . Test study on absorbed water in expansive and shrinkable soil ［D］. Guilin ： Guilin University of Technology ， 2019 . （in Chinese）
李志清 ， 李涛 ， 胡瑞林 ， 等 . 蒙自重塑膨胀土膨胀变形特性与施工控制研究 ［J］. 岩土工程学报 ， 2008 ， 30 （ 12 ）： 1855 - 1860 .
Li Z Q ， Li T ， Hu R L ， et al . Expansion characteristics and construction control of remolded Mengzi expansive soil ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2008 ， 30 （ 12 ）： 1855 - 1860 . （in Chinese）
周葆春 ， 张彦钧 ， 汤致松 ， 等 . 不同压实度荆门弱膨胀土的一维膨胀-压缩特性 ［J］. 岩土力学 ， 2014 ， 35 （ 5 ）： 1275 - 1283 .
Zhou B C ， Zhang Y J ， Tang Z S ， et al . One-dimensional swelling-compression characteristics of Jingmen weak expansive soil under different compactnesses ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2014 ， 35 （ 5 ）： 1275 - 1283 . （in Chinese）
唐朝生 ， 施斌 . 干湿循环过程中膨胀土的胀缩变形特征 ［J］. 岩土工程学报 ， 2011 ， 33 （ 9 ）： 1376 - 1384 .
Tang C S ， Shi B . Swelling and shrinkage behaviour of expansive soil during wetting-drying cycles ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2011 ， 33 （ 9 ）： 1376 - 1384 . （in Chinese）
谈云志 ， 喻波 ， 刘晓玲 ， 等 . 压实红黏土失水收缩过程的孔隙演化规律 ［J］. 岩土力学 ， 2015 ， 36 （ 2 ）： 369 - 375 .
Tan Y Z ， Yu B ， Liu X L ， et al . Pore size evolution of compacted laterite under desiccation shrinkage process effects ［J］. Rock and Soil Mechanics ， 2015 ， 36 （ 2 ）： 369 - 375 . （in Chinese）
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