干濕循環(huán)下云南加砂紅土物理力學特性研究

梁諫杰，張祖蓮，邱觀貴，袁 強

(昆明理工大學電力工程學院，云南 昆明 650500)

干濕循環(huán)下云南加砂紅土物理力學特性研究

梁諫杰，張祖蓮，邱觀貴，袁 強

(昆明理工大學電力工程學院，云南 昆明 650500)

針對不同加砂比例的云南紅土，在相應最優(yōu)含水率及最大干密度的初始條件下，采用土工試驗與相關理論研究相結合的方法，運用Excel分析試驗數據，揭示干濕循環(huán)作用與加砂紅土物理力學特性變化之間的關系。結果表明：在干濕循環(huán)過程中，不同加砂比例的紅土比重均呈先上升后下降的趨勢，干密度均呈上升趨勢，抗剪強度及抗剪強度參數均呈下降趨勢，并最終都在循環(huán)10次左右趨于穩(wěn)定。在干濕循環(huán)次數一定條件下，加砂比例越大的紅土，其黏粒降幅越小，粉粒和砂粒增幅也越小，裂隙數量越少，土樣越密實?？辜魪姸燃翱辜魪姸葏到捣畲蟮氖羌由氨壤秊?5%的紅土，降幅最小的是加砂比例為10%的紅土。

加砂紅土；干濕循環(huán)；比重；干密度；抗剪強度

云南紅土具有干密度低、含水率高、壓實性差、孔隙度大、黏粒含量高、塑性指數大等特點，不能完全滿足云南紅土型水利水電工程對土料的要求。特別是對于紅土型庫岸，由于庫水位升降形成干濕循環(huán)過程，常常導致庫岸失穩(wěn)。為了提高土料物理力學指標，需要對土料性質進行人工改良。

目前，人工改良土料性質的方法有很多，最常見的是將一定數量的固化劑(常見如石灰、水泥、瀝青等)或者粉劑(常見粉煤灰)拌入土中，以改善其強度特性。我國許多學者討論了紅黏土抗剪強度參數和砂土摻量之間的關系，結果表明隨著摻砂量的增加，紅黏土的黏聚力c和內摩擦角φ均呈先增加后減小的趨勢[1]。針對摻粉劑或固化劑對土體性質的改良，國內外學者均進行了大量研究，結果表明無論是摻入粉劑或者固化劑均可提高土體的強度、增加土體抗變形的能力[2～3]，比如向高液限粉質黏土中摻入山砂，可以降低高液限粉質黏土的液限，增大其塑限，從而減小可塑性[4]；向黏土中摻礫試驗表明，黏土的無側限抗壓強度隨著摻礫量的增加呈先增后減趨勢，說明往土體中摻入一定量的粗粒料也可以改善土體的性質[5]。張齊齊等[6]研究了水泥改良土強度的變化規(guī)律，發(fā)現水泥改良后土體的抗剪強度明顯提高,水穩(wěn)性顯著提升。但現有成果大多是定性研究改良土壤特性與外摻劑種類、含量之間的關系，而在研究干濕循環(huán)過程對加砂紅土物理力學特性的影響方面還不夠深入。因此，本文以云南加砂紅土為研究對象，揭示在干濕循環(huán)作用下不同加砂比例紅土的物理力學特性變化，為防治云南紅土型庫岸失穩(wěn)提供參考。

1 研究方法

1.1試驗用土

試驗土樣均采自昆明世博園現場，將土樣過2 mm篩，去除土樣中的雜質、小石粒，測其風干含水率。干濕循環(huán)試驗開展前，通過室內擊實試驗及光電式液塑限聯合測定儀測試得到加砂紅土基本特性指標(表1)。

表1 加砂紅土基本特性指標Table 1 Basic characteristics of the laterite mixed with sand

1.2試樣制備

為研究干濕循環(huán)作用對不同加砂比例紅土物理力學特性的影響，本試驗加砂比例控制為0%、5%、10%、15%，初始含水率和初始干密度均控制為各自加砂比例紅土對應的最優(yōu)含水率及最大干密度。

干濕循環(huán)試驗試樣制備均采用人工擊實成環(huán)刀方法，制樣環(huán)刀內徑61.8 mm，高20 mm。制樣過程：首先計算不同加砂比例紅土各自對應的最大干密度所需紅土的質量，其次往紅土中摻入相應質量的砂以達到所設定的不同加砂比例，充分攪拌，使砂能均勻分布于紅土中。再結合所測得的風干土含水率,定量計算風干土達到不同加砂比例紅土各自對應的最優(yōu)含水率所需水的質量。將水均勻噴灑于土樣上，用塑料薄膜和濕布將土樣覆蓋并靜置24 h，盡可能減少水分揮發(fā)。次日將不同加砂比例紅土各自所需紅土質量平均分3層擊實，層與層之間做刨毛處理。紅土雖有一定的水穩(wěn)性，但是對于直接浸泡于水里的試樣，吸水后易膨脹破壞。為保證試樣的完整性，試樣上下表面用濾紙覆蓋，將透水石緊蓋濾紙，并用塑料繩緊扎。每組加砂比例下紅土試樣均為184個，4組共計736個。

1.3試驗過程

將736個試樣放入盛有自來水的容器中統(tǒng)一浸泡24 h，并在浸泡之前稱量各個試樣和環(huán)刀的總質量，隨后將浸泡24 h后的試樣暴露在空氣中自然脫濕，在脫濕過程中保持作用在試樣上的總應力為零。隨時稱量脫濕過程中各個試樣和環(huán)刀的總質量，當其總質量與浸泡前總質量誤差在0.1%以內，可視為一次干濕循環(huán)過程的結束。擬定10種干濕循環(huán)工況，每種工況下對應的干濕循環(huán)次數分別為：0，1，2，3，4，5，6，8，10，12，15次。對每種干濕循環(huán)工況下不同加砂比例紅土試樣，分別展開比重、顆粒分析、干密度、直接剪切試驗。

每次干濕循環(huán)過程結束后立即進行直剪試驗，以保證含水率為各自加砂比例紅土對應的最優(yōu)含水率。直剪試驗使用的裝置為杠桿式等應變剪力儀，剪切速率為0.8 mm/min。每種干濕循環(huán)工況下對應的每個加砂比例紅土試樣共8個，平均分為2組，每組4個試樣所對應的豎向壓力分別為100，200，300，400 kPa。在4種不同豎向壓力下對試樣進行剪切直至破壞，測得試樣的大主應力α1和小主應力α3，綜合每組得到的4個數據點繪制莫爾圓包線并計算每組試樣的黏聚力c、內摩擦角φ及抗剪強度τf。最終將兩組計算結果求平均值，得到了不同干濕循環(huán)工況下不同加砂比例紅土的均值黏聚力c和均值內摩擦角φ及均值抗剪強度τf。

對于比重、干密度、顆粒分析試驗，均統(tǒng)一將不同干濕循環(huán)工況下不同加砂比例的紅土試樣置于烘箱烘干8 h，平均分為3組，每組1個試樣。根據《土工試驗規(guī)程》[7]分別采用比重瓶法、甲種密度計法、游標卡尺法平均測得不同干濕循環(huán)工況下不同加砂比例紅土試樣的均值比重、均值干密度、均值顆粒組成。

2 結果與分析

2.1干濕循環(huán)條件下加砂紅土顆粒組成變化特性

2.1.1加砂比例一定條件下紅土顆粒組成與干濕循環(huán)次數的關系

加砂紅土在干濕循環(huán)作用下，處于飽和與非飽和互相交替的動態(tài)變化過程，其物理力學性質自然也是一個動態(tài)變化過程。干濕循環(huán)作用會改變加砂紅土內部顆粒組成，對于加砂比例不同的紅土，由于其內部初始顆粒組成不同，因此干濕循環(huán)過程對內部顆粒重組的影響程度也不同。圖1給出了同一加砂比例下加砂紅土表面裂縫隨循環(huán)次數的變化情況，圖2給出了加砂紅土不同顆粒組成隨循環(huán)次數的變化情況。

圖1 紅土表面裂隙隨循環(huán)次數變化Fig.1 Changes in surface cracks of laterite with the times of cycles

圖2 紅土顆粒組成隨循環(huán)次數變化Fig.2 Changes in particle compositions of laterite with the timse of cycles

從圖1可以看出：在干濕循環(huán)作用下，加砂比例一定的紅土，其表面不但產生了裂隙且裂隙數量隨著循環(huán)次數增加而增加，并在循環(huán)10次左右裂隙數量趨于穩(wěn)定。這是由于在干濕循環(huán)作用下土體不斷進行增脫濕過程，尤其是在脫濕過程中，土樣中心上層的失水率明顯高于下層，在上下層之間形成了含水率梯度[8]。在含水率梯度作用下，上層土體收縮變形受到下層土體約束，產生收縮拉應力，當抗拉強度小于收縮拉應力時，土樣內部裂隙開始逐漸生成并不斷發(fā)育；脫濕結束后，土樣增濕飽和膨脹致使之前形成的裂隙閉合，但是土樣在脫濕過程中產生了不可逆的收縮變形，土顆粒之間的聯結發(fā)生斷裂破壞[9]。當再次脫濕時，之前產生的裂隙繼續(xù)開裂并擴大，并在含水率梯度的影響下，產生新的裂隙。隨著干濕循環(huán)次數的增加，試樣的體積越來越小，水分流失速度加快，形成更大的含水率梯度也就愈加困難，因此在循環(huán)到10次之后裂隙不再發(fā)展，并趨于穩(wěn)定。

從圖2可以看出：循環(huán)初始，加砂紅土內部黏粒均有所增加，粉粒減少,砂粒變化很小。而隨著循環(huán)的進行，黏粒開始減少，粉粒和砂粒相對增加，且均在循環(huán)10次后變化趨于平穩(wěn)。造成以上現象的原因是：隨著浸泡時間的增加，試樣含水率和飽和度逐漸增大，水流逐漸充滿了土體顆粒中的孔隙，形成許多條不規(guī)則的滲流通道，入滲水流會攜帶加砂紅土表面粒徑較小的黏粒進入土體內部，導致循環(huán)初始加砂紅土內部黏粒含量增加，而粉粒含量相對減少。隨著循環(huán)的進行，加砂紅土表面產生一定數量的裂隙，此時粒徑較小的黏粒隨著水流通過表面裂隙被帶出土體，導致黏粒含量減少，粉粒和砂粒含量相對增加，并最終達到土水平衡狀態(tài)，加砂紅土內部顆粒組成不再變化。

2.1.2干濕循環(huán)次數一定條件下紅土顆粒組成與加砂比例的關系

在干濕循環(huán)次數一定條件下，不同加砂比例紅土顆粒內部組成也不同。圖3給出了同一循環(huán)次數下加砂紅土表面裂隙隨加砂比例的變化情況，圖4給出了不同顆粒組成隨加砂比例的變化情況。

圖3 紅土表面裂隙隨加砂比例變化Fig.3 Changes in surface cracks of laterite with the proportion of sand

從圖3可以看出：在干濕循環(huán)次數一定條件下，加砂比例越大的紅土，其表面所產生的裂隙數量越少，裂縫寬度也越小。這是由于紅土加砂后，紅土顆粒包裹砂粒形成更大的團粒，孔隙度也變小。加砂比例越大，砂粒填充于團?？紫兜男Ч簿驮胶?，所形成的膠結物質越少，顆粒之間的聯結力也相對越差。因此隨著加砂比例的增加，在聯結力衰弱和填充效果增強的共同作用下，透水性增強，試樣內部所形成的含水率梯度差也就越小，形成的裂隙數量也就越少，裂縫寬度也越小，土樣越密實。

從圖4可以看出：循環(huán)初始，在干濕循環(huán)次數一定條件下，加砂比例越大的紅土，其黏粒增幅越大，粉粒和砂粒增幅相對越小。隨著循環(huán)進行，加砂比例越大的紅土，其黏粒降幅越小，而粉粒和砂粒增幅相對越小。這是因為在循環(huán)初始，加砂比例越大的紅土，孔隙度越小，顆粒間越緊密，所形成的滲流通道越細，入滲水攜帶紅土表面黏粒進入土體內部越多，導致黏粒增幅也就越大，而粉粒和砂粒隨著入滲水被帶入土體內部相對較少，因此粉粒和砂粒增幅也就相對越小。隨著循環(huán)次數的增加，在土樣邊緣逐漸出現裂紋，并逐步向中心發(fā)展，且加砂比例越大，產生的裂隙條數相對越少，被水流帶出土體的黏粒數量越少，因此黏粒降幅越小，粉粒和砂粒增幅也就相對越小。

2.2干濕循環(huán)條件下加砂紅土比重變化特性

2.2.1加砂比例一定條件下紅土比重與干濕循環(huán)次數的關系

比重是土重要物理指標之一，干濕循環(huán)過程會改變土體的比重，而比重的變化必然是由于紅土在增脫濕過程的變形引起的。圖5給出了加砂比例一定條件下紅土比重隨干濕循環(huán)次數的變化曲線。

圖5 比重隨循環(huán)次數變化Fig.5 Changes in specific gravity with the times of cycles

圖5表明：在加砂比例一定條件下，加砂紅土比重隨著循環(huán)次數增加呈先上升后下降的趨勢，且比重在循環(huán)2次之前均呈現上升趨勢，在循環(huán)2次后均呈下降趨勢，并最終在循環(huán)10次左右趨于一定值，變化趨于平緩。這是因為土顆粒的大小對土的比重有影響，而且是顆粒越細，比重越大，顆粒越粗，比重越小[10～11]。循環(huán)初始，加砂紅土內部粒徑較小的黏粒含量增加，導致比重呈上升趨勢，而隨著循環(huán)次數增加，加砂紅土內部黏粒隨著水流經裂隙被帶出土體，粉粒和砂粒含量相對增加，因此比重呈下降趨勢。又因為加砂紅土在循環(huán)10次左右不再產生新的裂隙，顆粒組成趨于穩(wěn)定，所以比重也在循環(huán)10次左右趨于穩(wěn)定。

2.2.2干濕循環(huán)次數一定條件下紅土比重與加砂比例的關系

圖6給出了干濕循環(huán)次數一定條件下加砂紅土比重與加砂比例的變化關系。表2給出了不同加砂比例紅土比重在干濕循環(huán)過程中增降幅情況。

圖6 比重隨加砂比例變化Fig.6 Changes in specific gravity with the proportion of sand

加砂比例/%比重上升階段比重下降階段循環(huán)次數漲幅/%循環(huán)次數降幅/%00～20373～1021350～20523～10182100～20683～10154150～20773～10139

圖6及表2表明：在比重上升階段，比重的增幅與加砂比例呈正相關關系；在比重下降階段，比重的降幅與加砂比例呈反相關關系。這是由于在循環(huán)初始,加砂比例越大的紅土，其內部黏粒增幅越大，黏粒含量將決定紅黏土礦物含量，而紅黏土礦物中蒙脫石具有較大的比表面積，因此比重的增幅與加砂比例呈正相關關系。而隨著循環(huán)次數的增加，土體結構被破壞，黏粒會隨著孔隙流出。加砂比例越大的紅土，土樣越密實，所形成的裂隙數量越少，土樣內部黏粒被水流帶出的含量也相對越少，因此比重的降幅與加砂比例呈反相關關系。

2.3干濕循環(huán)條件下加砂紅土干密度變化特性

2.3.1加砂比例一定條件下紅土干密度與干濕循環(huán)次數的關系

干密度對加砂紅土物理力學特性影響體現在：一方面，針對一定加砂比例的紅土，干濕循環(huán)過程既可以壓實土樣表面土顆粒，又可以分散土樣表面，分散的土顆粒可能被水流帶走亦或再次被壓入土樣內部，使土樣內部顆粒組成發(fā)生變化，導致土顆粒密實程度發(fā)生變化，進而對土體結構強度產生影響。另一方面，對于不同加砂比例的紅土，干濕循環(huán)對其強度影響程度也不同。加砂比例一定條件下紅土干密度隨循環(huán)次數變化如圖7所示。

圖7 干密度隨循環(huán)次數變化Fig.7 Changes in dry density with the times of cycles

圖7表明：在加砂比例一定的條件下，加砂紅土干密度總體上隨著干濕循環(huán)次數的增加而呈上升趨勢，且在第一次干濕循環(huán)結束時干密度上升幅度最大。這是因為干濕循環(huán)初期，靜水壓力轉化為壓實土樣表面土顆粒的動力和分散土顆粒的作用力，水分逐漸浸入土樣內部，土樣表面黏粒隨著入滲水流被帶入土樣內部，起著密實土樣的作用，因此此時干密度均呈現上升幅度較大的趨勢。而持續(xù)的干濕循環(huán)作用導致土樣結構健力完全被破壞，形成的裂縫也趨于穩(wěn)定。因此到了一定循環(huán)次數，土樣干密度變化也趨于穩(wěn)定，這是靜水壓力的壓實動能與土體物理性質相互作用的結果。

2.3.2干濕循環(huán)次數一定條件下紅土干密度與加砂比例的關系

圖8給出了干濕循環(huán)次數一定條件下加砂紅土干密度與加砂比例的變化關系?？梢钥闯?，在干濕循環(huán)次數一定條件下，加砂比例越大的紅土，其干密度越大，體現了加砂對紅土擊實特性的影響，說明紅土密實程度隨著加砂比例增加逐漸增強。在干濕循環(huán)過程中，加砂比例由小到大的紅土干密度增幅依次為：10.4%、9.4%、8.7%、8.1%。可見加砂紅土干密度增幅大小與加砂比例呈現反相關關系，說明加砂比例越大的紅土越不容易被壓實。這是由于加砂比例越大的紅土，其減水作用與填充作用效果越顯著；排出孔隙中的水和空氣越多，充填大團粒孔隙的砂土顆粒和小團粒的數量就越多，顆粒間隙就越小，相鄰顆粒點面接觸越多，密實程度越高，因此干密度增幅也就越小。

圖8 干密度隨加砂比例變化Fig.8 Changes in dry density with the proportion of sand

2.4干濕循環(huán)條件下加砂紅土抗剪強度變化特性

2.4.1加砂比例一定條件下紅土抗剪強度參數與干濕循環(huán)次數的關系

抗剪強度對土體的穩(wěn)定性起著至關重要的作用，而抗剪強度的變化則與抗剪強度參數的變化密切相關。圖9給出了在加砂比例一定條件下紅土黏聚力c和內摩擦角φ隨干濕循環(huán)次數的變化規(guī)律。

圖9 抗剪強度參數隨循環(huán)次數變化Fig.9 Changes in shear strength parameter with the times of cycles

從圖9可以看出在加砂比例一定條件下，加砂紅土內摩擦角φ與黏聚力c總體上隨著循環(huán)次數的增加呈非線性下降的趨勢，尤其是在循環(huán)1次結束時降幅最大，在循環(huán)10次后基本趨于穩(wěn)定。這是由于在干濕循環(huán)過程中，土體內部產生了不可逆的脹縮變形，砂土顆粒和紅土顆粒間的聯結力不斷被削弱，導致黏聚力c總體上呈下降趨勢；而隨著循環(huán)次數的增加，顆粒間距不斷加大，顆粒間的咬合能力也不斷被削弱，因此內摩擦角φ總體上也呈現下降趨勢。

2.4.2干濕循環(huán)次數一定條件下紅土抗剪強度參數與加砂比例的關系

圖10給出了干濕循環(huán)次數一定條件下紅土黏聚力c和內摩擦角φ隨加砂比例的變化規(guī)律。

圖10 抗剪強度參數隨加砂比例變化Fig.10 Changes in shear strength parameter with the proportion of sand

圖10表明：在干濕循環(huán)次數一定條件下，隨著加砂比例的增大，加砂紅土內摩擦角φ也逐漸增大，呈現非線性上升的趨勢。這是因為隨著加砂比例的增加，粗大的砂土顆粒導致土顆粒間相互咬合效果增強，顆粒之間在外力作用下相互錯動能力削弱，隨著加砂比例的增加，顆粒間摩擦阻力明顯增大，因此內摩擦角呈現增大的趨勢。還可看出：在干濕循環(huán)過程中，加砂比例由小到大的紅土內摩擦角降幅依次為22.8%、30.9%、19.9%、32.6%。

在干濕循環(huán)次數一定條件下，隨著加砂比例的增大，加砂紅土黏聚力c逐漸減小，呈非線性下降趨勢。造成這一現象的原因是因為砂土顆粒本身并沒有黏附性，隨著加砂比例的增加，紅土顆粒的黏附性逐漸減小，粒團之間的膠結作用降低，因此黏聚力呈現下降的趨勢。還可看出：在干濕循環(huán)過程中，加砂比例由小到大的紅土黏聚力降幅依次為26.6%、29.2%、17.3%、37.7%。

綜上所述，加砂紅土黏聚力c隨著加砂比例增大而減少，內摩擦角φ隨著加砂比例增大而增大。在干濕循環(huán)作用下，加砂紅土抗剪強度參數均呈波動下降趨勢，下降幅度最大的是加砂15%紅土，下降幅度最小的是加砂10%紅土。

2.4.3加砂比例一定條件下紅土抗剪強度與干濕循環(huán)次數的關系

圖11給出了加砂比例一定條件下加砂紅土抗剪強度τf與干濕循環(huán)次數的關系曲線。

圖11 抗剪強度隨循環(huán)次數變化Fig.11 Changes in shear strength with the times of cycles

圖11表明：加砂比例一定條件下，加砂紅土抗剪強度隨著干濕循環(huán)次數增加呈下降趨勢。這是因為增濕時土樣體積膨脹，表面開始松散；脫濕時土樣體積收縮，膨脹變形無法完全恢復，土樣表面出現裂隙，水分沿裂隙滲入土樣內部，破壞土粒間的結構鍵力，因此降低了加砂紅土的抗剪強度。經歷多次干濕循環(huán)后，加砂紅土抗剪強度出現衰減變緩，并在干濕循環(huán)10次左右趨于穩(wěn)定。分析認為：經歷一定次數的干濕循環(huán)過程后，加砂紅土縮脹性下降，增濕膨脹和脫濕收縮程度均大幅下降，土樣整體結構趨于穩(wěn)定，不再產生新的裂隙；對于之前已經產生的裂隙，由于其反復經歷脹縮過程，故再次增濕或者脫濕不會造成裂隙的擴展。因此，加砂紅土在經歷多次干濕循環(huán)過程后，其抗剪強度最終趨于一個穩(wěn)定值。

2.4.4干濕循環(huán)次數一定條件下紅土抗剪強度與加砂比例的關系

圖12給出了干濕循環(huán)次數一定條件下加砂紅土抗剪強度τf與加砂比例的變化關系。

圖12 抗剪強度隨加砂比例變化Fig.12 Changes in shear strength with the proportion of sand

圖12表明：在干濕循環(huán)次數一定條件下，加砂紅土抗剪強度隨加砂比例增加呈波動變化趨勢。當加砂比例為5%時，抗剪強度略微減小；當加砂比例為10%時，抗剪強度增加并達到最大峰值抗剪強度；當加砂比例為15%時，抗剪強度急劇減少。這是因為當加砂比例較小時，團粒化作用較弱，紅土顆粒包裹砂土顆粒形成較大團粒，這些團粒與土樣中的膠結物質形成表面積更大的團粒。而大團粒的孔隙被較小團粒占據著，提高了土樣的結構穩(wěn)定性，故表現出抗剪強度增大的趨勢。當加砂比例不斷增大時，團?；饔迷鰪?，盡管此時填充于大團粒孔隙中的小團粒數量較之前不斷增加，但是由于聯損作用，使大團粒之間無法更好地聯結起來，反而降低了土樣的結構穩(wěn)定性，抵抗剪切破壞的承載能力被削弱，表現出抗剪強度急劇減小的趨勢。所以往紅土中加砂可以提高其抗剪強度，但是存在著一個合理的加砂比例。還可看出：在干濕循環(huán)過程中，加砂比例由小到大的紅土抗剪強度降幅依次為：23.6%、25.6%、18.7%、28.2%。由此可見在干濕循環(huán)作用下，加砂紅土抗剪強度下降幅度最大的是加砂15%紅土，下降幅度最小的是加砂10%紅土。這是因為加砂10%紅土初始密實程度最高，顆粒之間聯結能力最強，因此水分對其結構鍵力的破壞程度相對最小，同理加砂15%紅土顆粒間聯結能力最弱，土顆粒間的結構鍵力被水分破壞程度也相對最大。

3 結論

(1)加砂比例一定條件下，加砂紅土黏粒含量隨著循環(huán)次數增加而減少，粉粒和砂粒含量隨著循環(huán)次數增加而增加；而比重隨著循環(huán)次數增加呈先上升后下降的趨勢，干密度則是隨著循環(huán)次數增加呈上升趨勢，并最終均在循環(huán)10次左右趨于穩(wěn)定。

(2)加砂比例一定條件下，加砂紅土內摩擦角、黏聚力及抗剪強度均隨著循環(huán)次數增加呈下降趨勢，并最終均在循環(huán)10次左右趨于穩(wěn)定值,且降幅最大的是加砂15%的紅土，降幅最小的是加砂10%的紅土。

(3)干濕循環(huán)次數一定條件下，隨著加砂比例的增加，紅土內摩擦角增加，黏聚力減少。說明向紅土中加砂起著增強顆粒間摩擦阻力及削弱聯結力的作用。實際工程中當把加砂紅土作為土料時應將加砂比例作為一個慎重考慮的因素。

(4)干濕循環(huán)次數一定條件下，隨著加砂比例的增加，紅土抗剪強度呈先略微減少后增加到最大峰值再急劇減少的波動變化趨勢。說明向紅土中加砂對于提高紅土抗剪強度存在著一個合理的加砂比例范圍。

[1] 高美奔,薛德敏,陳國慶.砂-紅黏土抗剪強度室內試驗與分析[J].土工基礎,2013,27(5): 64-66.[GAO M B,XUE D M,CHEN G Q. Laboratory test and analysis on shear strength of sand-red clay[J].Foundation,2013,27(5):64-66.(in Chinese)]

[2] 周斌,高磊,余湘娟.納米Al2O3改性黏土試驗研究[J].水文地質工程地質,2014,41(2): 74-78.[ZHOU B,GAO L,YU X J. Experimental studies of the strength variation of unsaturated fly-ash[J]. Hydrogeology & Engineering Geology,2014,41(2):74-78.(in Chinese)]

[3] 吳文飛,張紀陽,何銳,等.固化劑改良水泥穩(wěn)定黃土強度及水穩(wěn)性研究[J].硅酸鹽通報,2016,35(7): 2159-2165.[WU W F,ZHANG J Y,HE R,etal. Study on strength and water stability of cement stabilized loess improved by curing agent[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2016,35(7):2159-2165.(in Chinese)]

[4] 余志清.岑溪站路基填料摻山砂改良試驗研究[J].路基工程,2008,24(2):149-150.[YU Z Q. Experimental study on improvement of subgrade filling in Cenxi[J].Subgrade Engineering,2008,24(2):149-150.(in Chinese)]

[5] 費康,張永強,聞瑋.含礫黏土壓實及強度特性的試驗研究[J].地震工程學報,2015,37(增刊1):12-16.[FEI K,ZHANG Y Q,WEN W. Experimental study of compaction characteristics and strength behavior of gravelly clay[J].Chinese Earthquake Engineering Journal,2015,37(Sup1):12-16. (in Chinese)]

[6] 張齊齊,王家鼎,劉博榕,等.水泥改良土微觀結構定量研究[J].水文地質工程地質,2015,42(3): 95-96.[ZHANG Q Q,WANG J D,LIU B R,etal. Quantitative research on microstructure of modified soil with cement[J].Hydrogeology & Engineering Geology,2015,42(3):92-96.(in Chinese)]

[7] 南京水利科學研究院.SL237—1999土工試驗規(guī)程[S].北京:水利水電出版社,2000.[Nanjing Water Conservancy Research Institute.SL237—1999 Geotechnical test procedures[S].Beijing: Water Resources and Hydropower Press,2000.(in Chinese)]

[8] 韋秉旭,劉斌,歐陽運清,等.干濕循環(huán)作用對膨脹土結構性的影響及其導致的強度變化[J].工業(yè)建筑,2015,45(8):99-103.[WEI B X,LIU B,OUYANG Y Q,etal. Effect of dry-wet cycling on structural properties of expansive soil and its change[J].Industrial Building,2015,45(8)：99-103.(in Chinese)]

[9] 張家俊,龔壁,胡波,等.干濕循環(huán)作用下膨脹土裂隙演化規(guī)律試驗研究[J].巖土力學，2011,32(9): 2729-2734.[ZHANG J J,GONG B,HU B,etal. Experimental study on fracture evolution law of expansive soil under dry-wet cycle[J].Rock and Soil Mechanics，2011,32(9):2729-2734.(in Chinese)]

[10] 華南理工學院.地基及基礎[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1981.[South China Institute of Technology. Foundation and Foundation[M].Beijing: China Building Industry Press,1981.(in Chinese)]

[11] 工程地質手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1992.[Handbook of Engineering Geology[M]. Beijing: China Building Industry Press,1992.(in Chinese)]

責任編輯：汪美華

Astudyofphysicalandmechanicalpropertiesofsandylateriteunderdrying-wettingcyclesinYunnan

LIANG Jianjie, ZHANG Zulian, QIU Guangui, YUAN Qiang

(CollegeofElectricalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming，Yunnan650500,China)

Considering the Yunnan laterite with different proportions of sand under the initial conditions of the optimum moisture content and the maximum dry density, this paper reveals the relationship between drying-wetting cycles and the changes in physical and mechanical properties of sandy laterite. On the basis of combining geotechnical tests with relevant theoretical researches, the method of Excel is used to analyze the test data. The results indicate that under the drying-wetting cycles, the specific gravity of laterite with different proportions of sand shows a trend from rise to decline; the dry density shows an upward tendency; the shear strength and shear strength parameters have an upward tendency. The tendency is eventually stable after 10 times of cycling. Under a certain number of dry and wet cycle conditions, the greater sanding proportion of laterite comes with the smaller decrease in clay particle. The smaller increase of particle and sand, the smaller numbers of cracks, and the soil samples are more compacted. The largest decline in shear strength and shear strength parameters is the laterite with 15% proportions of sand, and the smallest is the laterite with 10% proportions of sand.

sandy laterite; drying-wetting cycles; specific gravity; dry density; shear strength

P642.13+2；P642.11+6

A

1000-3665(2017)05-0100-07

張祖蓮(1964-)，女，副教授，研究方向為巖土工程及水利水電工程。E-mail：zhangzulian@2008.sina.com

10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2017.05.16

2016-11-05;

2017-02-01

國家自然科學基金資助項目(51269006，51568031)

梁諫杰(1992-)，男，碩士，研究方向為巖土工程。E-mail：1825282538@qq.com