1、PDF外文：http:/ 4100 字 出处： Jiang M, Hu H, Peng J, et al. Influence of Fracture Filling on Mechanical Behavior of LoessC/ Pavement and Geotechnical Engineering for Transportation. ASCE, 2015:117-126. 压实处理对天然黄土力学性能的影响 Influence of Fracture Filling on Mechanical Behavior of Loess 蒋明镜 1，胡
2、海军 2，彭建兵 3，王鑫鑫 4 1 同济大学岩土工程博士后，邮编 200092； 电子邮箱 hu.hai- 2 同济大学岩土工程博士后，邮编 200092； 电子邮箱 hu.hai- 3 长安大学岩土工程 研究学院院长，邮编 710054； 电子邮箱 dicexy_ 4 同济大学岩土工程研究生，邮编 200092；电子邮箱 摘要 ： 为了调查影响压实黄土和压实过程中的力学因素变化，在陕西省泾阳对天然黄土和压实黄土进行了常规三轴压缩试验（ CTC），减压三轴压缩试验（ RTC）及恒定含水量条件下的
3、减压三轴拉伸试验（ RTE）。这次试验模拟了近地应力的固结压力，并成功观测到了不同的破坏类型。在 CTC 测试中，每份土样的试验结果都表明天然黄土和压实黄土试件通过应变硬化性能和剪切破坏面相互作用。在 RTC 测试中，每份土样都出现了应变软化。剪切破坏面出现在黄土试件的共轭面，天然黄土与压实黄土试件通过剪切破环面相互作用。在 RTE 测试中天然黄土样被破坏，而压实黄土完好。压实黄土与天然黄土的剪切强度几乎相同。 简介 中国的黄土高原有大量地层裂缝，尤其是在陕西省（王？等 1989；彭？等 1992； 李？等 2000； 赵？等 2009）。鲁？等人（ 2009）和胡
4、？等人（ 2009）对周围地层裂缝土的力学性能和物理性能进行了研究。鲁？等人（ 2009）对压实黄土进行常规三轴压缩试验发现应力 -应变关系随着固结压力的增加而从应变软化向应变硬化转变。由于天然黄土被压实后的变形方向与压实的下底位盘整压力的夹角为 60 度，所以剪切带经常出现在天然黄土和压实黄土的接触面上。 江？等人用天然黄土，压实黄土和地裂缝附近的压实黄土进行了固结不排水三轴试验。实验结果表明，天然黄土的剪切强度和压实黄土的剪切强度几 乎相同，天然黄土和压实黄土相比有较大的空隙率因此更有可能表现出应变软化。胡？等人（ 2009）研究了不同地层深度的天然黄土的物理和机械性质，并发现不同深度的黄
5、土的性质各有不同。天然黄土和压实黄土在不同应力路径中的表现出来的机械性质在不远的将来将对人类社会和建筑方面有极广的应用，然而，目前我们对于这一方面的研究依然是一片空白。在施工过程中，不同深度的土壤有不同的应力路径（伦贝尔 1967；伦贝尔和马尔 1979 年蔡？ 2008）。对于载荷工程例如建筑或者公路来说，土壤在压缩试验（ ctc）中的变化可以看为是在施工工 程中天然土壤的变化。对于卸荷工程例如地铁施工来说，减压三轴压缩试验（ RTC）是模拟施工过程中天然土壤的力学性能变化经典试验，减压三轴压缩试验中的试件侧压减小，轴向应力不变，而在施工过程中天然土壤的力学性能也会发生同样的变化（ Weng
6、al.2008；Malandraki 和 Toll2000）。因此这项研究的一个动机就是以实验来研究土壤的压实裂纹和 RTC 应力路径相同时机械性能的变化并和压实裂纹和 CTC 应力路径相同时机械性能的变化做比较。从地质学来看，裂纹是由天然黄土中水平方向上的拉应力造成的（王？和陈？ 1989；彭？（ 1992,2007） .孙？等（ 2009）从土力学方向研究了裂缝的形成原因，他们通过试验研究了地裂缝处的天然土样和扰动土的单轴抗拉强度发现：含水量减小时抗拉强度增大，并得出结论：下雨后土壤的抗拉强度小于干燥土壤的抗拉强度，从而产生裂缝。然而对于压实效果产生的裂缝对新裂缝的产生或旧裂纹的发展的影响
7、并没有研究，因为他们使用的设备不能提供测压。在这次研究中制作了一个三轴装置用来进行 RTE 试验，装置中侧压力是恒定的，轴向应力减小。 RTE 对于天然黄土和压实黄土的轴向力是水平方向的，可以模仿由于水平拉应力而 产生的新裂缝和旧裂缝的发育。因此，研究 RTE 应力路径下裂纹的发育方向是本文的另一个目的。 这个区域的土壤是饱和度比较低的非饱和土，因此超孔隙气压力瞬间消散，而过多的孔隙水压力在快速固结的过程中消散。因此恒定的含水量比恒定的吸力更适合这个实验，这是被大多数人所采用的方法（ Rahardjo 等， 2003；Thu 等2006）。 试验土壤试件的制备及特征 &
8、nbsp; 取样位置和试样制备 在实验中所用的土壤是天然土壤和泾阳地面裂缝的压实黄土。用来采样的探槽已经被挖掘出来。图 1 给出了探槽的横截面的地质情况：裂缝的分布和采样 的位置。地图左下角的阴影部分为地裂缝受压区，这里可能形成地震区。其他的小型裂缝是由于产生大型裂缝后产生的水平方向拉应力产生的。这些裂缝几乎是垂直的，裂缝的宽度在 1-200mm 之间，且随着深度加深而减小。裂缝（ f12）下的压实土样在 10.5m 左右的深度下采集的。天然黄土是马兰黄土，颜色为黄色，在5-7mm 左右宽的裂缝处采集的，如图 2 所示。 天然黄土试件和经过
9、压实处理的黄土试件是为了三轴试验准备的。压实黄土试件和底平面的夹角是 45 度。一般来说，在隧道建筑过程中应力在水平方向递减。采样方向参见图 3。 CTC 和 RTC 试验中的试件的采样方向是接近垂直的； RTE试验的试件的采样方向是水平的，这可以确保 RTC 试验和 RTE 试验中试件应力递减的方向几乎是相同的。在试件制备过程中，要先对每份试件的初始含水量进行测定。准备工作完成后，将试件包裹在塑料薄膜中，并放置在潮湿的腔室中。测定含水量后对土样进行烘干处理或者加湿处理使含水量调节到 15%，然后将试样包裹在塑料薄膜中再放置潮湿的腔室中至少两天，以确保水分在试件中均匀分布，许多研究者（张？等 2006；杨？等 2010）也用这种方法来制备特定含水量的黄土试件。 图 1 黄土取 样处 裂缝与地质剖面 图 2 取好的土样
