【正文】 5%到22%含水率之間，膨脹力減小速度較慢，超過22%，膨脹力隨著含水率的增加快速下降。表324紅色粘土含水率與膨脹率大小含水率 膨脹力 圖34 紅色粘土不同初始含水率與膨脹力關系由圖34可見紅色膨脹土的膨脹力受初始含水率的影響較大，試樣的膨脹率隨著含水率的增加而減小。在初始含水率較小時，在16%到22%區(qū)間內，試樣膨脹力減小速度較快，當初始含水率較大時，大于22%，膨脹力減小幅度減緩。本章通過對大量黃色膨脹土和紅色膨脹土試樣進行無荷載膨脹率實驗和膨脹力實驗，考慮初始含水率這個因素對膨脹土的膨脹率和膨脹力的影響，進行了研究，得出以下結論：(1)黃色膨脹土和紅色膨脹土的膨脹率隨初始含水率的增加而減少，對圖樣進行膨脹率與初始含水率的回歸分析，發(fā)現(xiàn)兩種圖樣線性相關顯著。由此可見在相同初始干密度條件下，建立膨脹率與初始含水率的關系為δ=a1b1ω0 （34）式中，ω0 為初始含水率 ；a1和b1 為常數(shù)，反映膨脹土變形特征，其中b1前是負號，表明初始含水率越高膨脹率越低。對于黃色膨脹土a1=，b1=；對于紅色膨脹土a1=，b1=(2) 黃色膨脹土和紅色膨脹土的含水率對膨脹力的影響較大，膨脹土的膨脹力隨著初設含水率的增加而減小，對于黃色土，在15%到22%含水率之間，膨脹力減小速度較慢，超過22%，膨脹力隨著含水率的增加快速下降。對于紅色土，在初始含水率較小時，在16%到22%區(qū)間內，試樣膨脹力減小速度較快，當初始含水率較大時，大于22%，膨脹力減小幅度減緩。第4章 吸水過程對膨脹土膨脹性影響的實驗研究膨脹土具有顯著的吸水膨脹,失水收縮的特性。膨脹土由于吸水使土中含水量增加而引起體積的膨脹。從膨脹土的變形機理上講，膨脹土的膨脹變形實則是粘土礦物，尤其是蒙脫石等親水性礦物對極性水分子的親和作用。這種親和作用致使自由水浸入礦物顆粒間形成結合水，膨脹則是土顆粒在結合水墨的作用下產生體積增大的過程，可見含水量變化是評價膨脹土膨脹率的一個重要標識。在本次實驗中，考慮吸水過程對膨脹土膨脹率的影響，采用吸水率這個指標來研究這個問題。吸水率指膨脹土的當前含水率和初始含水率的差值。在本次實驗過程中，采用自行設計的裝置模擬膨脹土的吸水過程，裝置如圖。將鐵杯和容器用橡膠導管連接并置于同一高度，其中鐵杯置于電子稱上，通過電子稱數(shù)字的變化計量杯中水質量的變化。在容器中加入均勻打孔的鐵板，接著依次放入濾紙，試樣，均勻打孔塑料板，然后讓百分表剛好接觸到塑料板正中位置。通過百分表的變化得出試樣的膨脹量。實驗開始時從鐵杯中加入55g左右的水，使水能通過橡膠導管進入容器，讓土樣吸水。同時記錄百分表和電子稱讀數(shù)。對于紅色膨脹土和黃色膨脹土試樣。預設含水率都為16%，19%，22%，25%，28%五組。 1將鐵杯置于電子稱上。將容器擺放在和電子稱同一高度的位置上。2在容器中中依次加入鐵板，濾紙，試樣，塑料板。3調整百分表，使百分表接觸到塑料板的中心，對百分表進行調零。4向鐵杯中加入水，同時用相機記錄百分表和電子稱讀數(shù)。5試驗結束后測試樣的含水率。表41 黃色粘土22%預設含水率吸水率與膨脹率原始數(shù)據(jù)百分表電子秤膨脹率（%）含水率增量（%）含水率（%） ，處理，得出膨脹土膨脹率隨吸水率的變化如圖41圖41 黃色粘土22%預設含水率吸水率與膨脹率關系圖從圖41中可以看出，膨脹土的膨脹率隨著吸水率的增大而增大，%時，吸水率變化較快，但膨脹率增加教慢；%的時候，吸水率增加較慢，但膨脹率增加變快。這個變化過程反應了，吸水一開始，由于親水礦物對極性水分子的強烈吸引作用，自由水大量進入土體內部的各種結構的空隙，填充空隙并在電場力的作用下按一定取向排列，在粘土礦物顆粒的周圍形成表面結合水，由于結合水膜增厚擠開土顆粒，從而使固體顆粒之間的距離增大，導致土體膨脹。為進一步了解膨脹土的膨脹力發(fā)展規(guī)律. 在本次實驗中，考慮吸水過程對膨脹土膨脹力的影響，采用吸水率這個指標來研究這個問題。在本實驗中使用自行設計的裝置模擬自然狀態(tài)膨脹土的吸水過程，采用土壓力盒作為測試試樣膨脹土膨脹力的標識。本實驗中黃色膨脹土和紅色膨脹土的預設含水率都是16%，19%，22%，25%，28%五種。1將鐵杯置于電子稱上。將容器擺放在和電子稱同一高度的位置上。2在容器中中依次加入鐵板，濾紙，試樣，將土壓力盒擺放在試樣的正中位置，并固定，擰好容器上蓋，是壓力盒和試樣剛好接觸。3接好壓力盒的各個導線，調試裝置。4向鐵杯中加入水，同時用軟件記錄百分表和電子稱讀數(shù)。5試驗結束后測試樣的含水率。表42黃色粘土22%預設含水率吸水率與膨脹力關系原始數(shù)據(jù)應力值吸水量吸水率含水率應力值00　　0 4 8 20 9 36 6 ，得出22%預設含水率黃色粘土膨脹力隨著吸水率的變化如圖42圖42 黃色粘土225預設含水率吸水率與膨脹力關系由圖可以看出黃色膨脹土的膨脹力隨著吸水率的增大而增大。，膨脹力變化很小，當吸水率處于[,]區(qū)間時，膨脹力隨著吸水的率的變化呈線性增長，膨脹力快速增長。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因，是自由水進入土體需要一定的過程，同時形成結合水膜的過程也需要一定德爾時間。本章通過考慮吸水過程這個因素對膨脹土的膨脹率和膨脹力的影響，進行了自主實驗研究，得出以下結論：吸水一開始，由于親水礦物對極性水分子的強烈吸引作用，自由水大量進入土體內部的各種結構的空隙，填充空隙并在電場力的作用下按一定取向排列，在粘土礦物顆粒的周圍形成表面結合水，由于結合水膜增厚擠開土顆粒，從而使固體顆粒之間的距離增大，導致土體膨脹。因此吸水率對膨脹率的的影響為膨脹土的膨脹率隨著吸水率的增大而增大，%時，吸水率變化較快，但膨脹率增加教慢；%的時候，吸水率增加較慢，但膨脹率增加變快。吸水率對黃色膨脹土膨脹力的影響為黃色膨脹土的膨脹力隨著吸水率的增大而增大。，膨脹力變化很小，當吸水率處于[,]區(qū)間時，膨脹力隨著吸水的率的變化呈線性增長，膨脹力快速增長。第5章 軸向應力對膨脹土膨脹性影響的實驗研究膨脹土遇水后發(fā)生自由膨脹變形，但有上覆荷載作用時，膨脹土的變形將受到抑制。此時，膨脹土的膨脹性就就表現(xiàn)為膨脹力。當作用于膨脹土上的建筑物荷載分布均勻，且大于膨脹力時候，膨脹土的膨脹特性將得不到發(fā)揮，對建筑物的影響將大大降低。因此，研究膨脹土的膨脹變形與上覆壓力的關系，對膨脹土地區(qū)的工程建設有現(xiàn)實的知道意義。 本實驗采取三組實驗同時進行，對三組固結儀進行編號，設為A B C組，在其上進行的試樣對應為A B C 組實驗，在A組上進行參照實驗，除去不加水，其他操作步驟與B C兩組同步一致。為了消除空氣中水分以及其他因素水分的影響，對A組試樣采用保鮮膜包裹。本實驗設置A組實驗作為參考的考慮是在不同荷載的影響下，試樣會發(fā)生不同程度的收縮，采用對比實驗，可以模擬出較真實的變化情況。本實驗中黃色膨脹土的預設含水率都是16%，19%，22%，25%，四種，每種土每個含水率做兩組實驗。儀器使用固結儀，采用加荷平衡法進行實驗，施加荷載采用加載砝碼。施加荷載為25kpa，50kpa,75kpa。1在實驗前分別對A B C三組固結儀進行標定，得出在不同荷載下儀器的變形量。2將A B C試樣放入對應固結儀的容器內，放上接環(huán)透水石和蓋板，安好百分表，施加1kpa的預壓力，使儀器各部件之間接觸良好，將百分表指針調整到全量程的中值整數(shù)，記下初讀數(shù)，卸下預壓力。3隨后向B C兩組固結儀的容器內注入純水，使水自下而上進入試樣，并保持水面高出試樣頂面約5mm。4浸水后施加25kpa的荷載，每隔2h測記百分表讀數(shù)一次。依次施加到50kpa,75kpa。5試驗完畢后，吸去B C組固結儀容器中的水，卸除荷載，取出試樣稱量，烘干冷卻后再稱量，計算膨脹后的含水率，密度和孔隙比。原始數(shù)據(jù)如表51~54表51黃色粘土預設含水率16%荷載kpa時間百分表讀數(shù)mm固A（標定）固B固C0 11:00 2513:30 2516:00 5021:00 50 9:30 759:31 7511:00 7522:00 表52黃色粘土預設含水率19%載荷kpa時間讀數(shù)mm固A（標定）固B固C 8:20 表53黃色粘土預設含水率22%載荷kpa時間讀數(shù)mm固A（標定）固B固C011:11 2511:13 2514:44 2515:47 5015:51 5016:44 5022:00 75 9:20 表54黃色粘土預設含水率25%載荷kpa時間讀數(shù)mm固A（標定）固B固C010:22 2510:23 2513:10 5013:11 5013:44 5018:30 7518:31 75 9:00 ,56圖51,52表55黃色粘土荷載與相對膨脹率數(shù)據(jù)第一組 含水率%荷載kpa 16 19 22 25 25 50 75 圖51黃色粘土荷載與相對膨脹率數(shù)據(jù)關系 第一組表56黃色粘土荷載與相對膨脹率數(shù)據(jù)第二組 含水率%荷載kpa 16 19 22 25 25 50 75 圖52黃色粘土荷載與相對膨脹率數(shù)據(jù)關系 第二組由圖51