膨脹土的水力作用主要是指水分(吸水、失水)和應(yīng)力變化(卸荷、加荷)造成脹縮變形、裂隙發(fā)育和強度降低的作用,是膨脹土邊坡失穩(wěn)滑動的根本原因。由于膨脹土礦物表面帶電,膨脹土在純水和鹽溶液中的膨脹行為差異很大,總是割裂開來各自研究,缺乏統(tǒng)一的膨脹變形理論。根據(jù)等溫吸附理論,建立膨脹土的吸水體積Vw與上覆壓力p和表面分維Ds的理論關(guān)系,基于膨脹變形等于膨脹土吸附水的體積,由此計算膨脹土的膨脹變形。膨脹土在鹽溶液中的膨脹變形和剪切強度受滲透吸力影響,根據(jù)膨脹變形的分形模型,將鹽溶液的滲透吸力π轉(zhuǎn)化為修正有效應(yīng)力pe(區(qū)別于Terzaghi有效應(yīng)力),不同濃度鹽溶液中的膨脹變形與修正有效應(yīng)力pe表示為同一曲線,得到已有的膨脹變形試驗數(shù)據(jù)的驗證。

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【部分圖文】：

圖1雙電層理論示意圖

Bolt[12]根據(jù)膨脹土雙電層厚度，計算了膨脹土的膨脹變形。Komine等[13]采用DDL理論計算了膨潤土膨脹力和膨脹變形。發(fā)現(xiàn)低壓力條件下，DDL理論給出的膨脹變形計算結(jié)果比試驗數(shù)據(jù)小，并將膨脹變形計算結(jié)果的偏差歸結(jié)于DDL理論計算中采用的顆粒表面積數(shù)值偏小的原因[12-1....

圖2黏土表面形狀

Xu[17-18]根據(jù)黏土礦物表面的等溫吸附試驗數(shù)據(jù)，計算和分析了黏土礦物表面的分維及分維影響因素，隨著黏土含量增加，土顆粒表面分維增加。Xu等[19]采用篩分試驗分析了中國各地不同類型膨脹土的顆粒分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)膨脹土顆粒累計質(zhì)量分布曲線符合分形分布，膨脹土顆粒分布的分維介于2.....

圖4膨脹變形示意圖

式中，wV1為黏土顆粒的吸水體積，wVl=flls,fl為顆粒的形狀系數(shù)，s為黏土顆粒的孔隙表面積。由于膨脹土團(tuán)粒是一個分形體，膨脹土團(tuán)粒與顆粒具有自相似結(jié)構(gòu)，fL=fl，由此得到與滲透吸力對應(yīng)的有效應(yīng)力表達(dá)式：

圖5膨脹土的壓實試樣

式中，H0,H1為土樣初始厚度和膨脹后的厚度，Gs為膨脹土的相對密度，Cm為蒙脫石含量，ρd為干密度。圖6膨脹土的自由膨脹試驗

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