煤矸石固化膨胀土干湿循环累积损伤特征

作者：张雁 张景春 薛晓雨 杨树林 于敏    单位：1 内蒙古农业大学 能源与交通工程学院，内蒙古 呼和浩特 010018；2 内蒙古路桥集团有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010000； 3 内蒙古综合交通科学研究院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010000

关键词：煤矸石；膨胀土；干湿循环；裂隙参数

摘  要：膨胀土在外界环境中产生裂隙易造成基础设施损坏。从多场角度，利用煤矸石改良膨胀土，模拟不同湿度和温度下土样的裂隙发 育试验，通过摄影及 MATLAB 对土样表面图像定量化分析，结合显微镜扫描裂隙表面，探讨多场耦合下膨胀土累积裂隙发育规律。结果表明，经 过 6 次干湿循环，改良膨胀土比素膨胀土的裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度峰值在常温干燥时分别降低 32.6%，67.3% 和 18.49%；3 个裂隙参数 的峰值在高温干燥时分别降低 15.5%，32.6% 和 10.2%，煤矸石改良膨胀土约束裂隙的发展，而高温作用会促进裂隙的发生发展。20 ℃干燥后改良 膨胀土不但裂隙率和裂隙平均宽度累积值减少明显，且裂隙面高度提高了 394.3%，而 50 ℃干燥条件增加了裂隙总长度的发育，因此干湿循环造成 膨胀土产生累积裂隙，掺入煤矸石提高膨胀土样内部摩擦性能，高温降低了颗粒热稳定性，改变了膨胀土体的累积损伤参数。