含水條件變化對(duì)云南紅土性狀的影響

黃 英，張祖蓮，金克盛，劉 鵬

(昆明理工大學(xué)電力工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

對(duì)于具有特殊性質(zhì)的云南紅土［1］，受含水條件的影響甚為顯著，其工程地質(zhì)特性與含水狀態(tài)密切相關(guān)，含水狀態(tài)的變化必然引起紅土性質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的變化，造成紅土性能的損傷劣化，影響紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。云南干濕分明、降雨集中的氣候特點(diǎn)，特別是近幾年極端干旱氣候的作用，造成紅土含水狀態(tài)的變化更為顯著，紅土工程地質(zhì)特性的損傷更為嚴(yán)重，出現(xiàn)了一系列的紅土安全問(wèn)題。因而，研究含水條件對(duì)云南紅土的影響具有現(xiàn)實(shí)意義。

目前，關(guān)于含水條件對(duì)土體性質(zhì)的影響已開(kāi)展了較多研究。宋日英等［2-5］分別研究了不同含水條件下黃土和膨脹土的強(qiáng)度變形特性，明確了含水率對(duì)黃土和膨脹土強(qiáng)度變形特性的影響。關(guān)于紅土，劉春等［6］通過(guò)三軸試驗(yàn)研究了貴州畢節(jié)紅黏土的強(qiáng)度特性，表明非飽和紅黏土的抗剪強(qiáng)度與含水率之間存在指數(shù)函數(shù)關(guān)系;畢慶濤等［7］通過(guò)直剪試驗(yàn)研究表明，紅黏土的黏聚力與含水率之間存在階梯狀關(guān)系，內(nèi)摩擦角隨含水率的增加變化不顯著;史文兵等［8］根據(jù)貴陽(yáng)紅黏土的直剪試驗(yàn)結(jié)果，建立了紅黏土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)與含水率的關(guān)系;王中文等［9］研究了廣梧高速云浮段紅黏土抗剪強(qiáng)度的水敏性，表明高含水率和低含水率的紅黏土抗剪強(qiáng)度相差較大，抗剪強(qiáng)度隨著含水率的增加而減小，其中黏聚力隨含水率的增加呈一階指數(shù)衰減，內(nèi)摩擦角隨含水率的增加呈現(xiàn)分段函數(shù)的特征，并提出臨界含水率抗剪強(qiáng)度面的概念來(lái)判別土體是否達(dá)到抗剪強(qiáng)度;楊慶等［10］探討了非飽和紅黏土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與含水率之間的相關(guān)關(guān)系;王英輝等［11］通過(guò)三軸剪切試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，研究了飽和前后擊實(shí)紅黏土的抗剪強(qiáng)度特征，表明脫濕過(guò)程或加濕過(guò)程中紅黏土的強(qiáng)度隨含水率的變化顯著;王洋等［12］研究了殘積紅黏土在含水率變化模式下力學(xué)性質(zhì)的變異性，表明含水率的變化對(duì)紅黏土的黏聚力和內(nèi)摩擦角都有影響，且對(duì)黏聚力的影響遠(yuǎn)大于對(duì)內(nèi)摩擦角的影響;周敏等［13］通過(guò)直剪試驗(yàn)研究了紅黏土水-土作用的力學(xué)效應(yīng)，表明紅黏土的抗剪強(qiáng)度都隨含水率的升高而減小。

但對(duì)于云南紅土，由于其特殊的區(qū)域性，目前還缺乏相應(yīng)研究。因此，本文針對(duì)云南紅土，考慮含水率、浸泡等不同含水條件，研究含水條件變化對(duì)云南紅土性狀的影響。

1 含水率對(duì)云南紅土強(qiáng)度壓縮性的影響

本文試驗(yàn)土樣取自昆明陽(yáng)宗海紅土，其相對(duì)質(zhì)量2.855，粉粒(粒徑d=0.075～0.005 mm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.0%，黏粒(d＜0.005 mm)質(zhì)量分?jǐn)?shù)42.5%，塑限28.7%，液限45.5%，塑限指數(shù)17.2，最大干密度1.40 g/cm3，最優(yōu)含水率26.4%，表明該紅土屬低液限紅黏土。需要說(shuō)明的是，本文的含水率是指?jìng)錁訒r(shí)的含水率，備樣過(guò)程和制樣過(guò)程是兩個(gè)環(huán)節(jié)。備樣是指按照要求的含水率，對(duì)給定的松散紅土進(jìn)行加水、浸潤(rùn)、拌和，這時(shí)土體處于松散狀態(tài);而制樣是指將備好樣的松散紅土按照擊樣法擊實(shí)到所要求的干密度，這時(shí)土體處于密實(shí)狀態(tài)。因?yàn)橹坪脴雍蠹皶r(shí)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，所以黏聚力的變化主要取決于備樣時(shí)紅土顆粒自身吸附水的能力和制樣時(shí)紅土顆粒之間的吸附能力。

1.1 含水率對(duì)紅土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響

圖1 含水率對(duì)紅土黏聚力和內(nèi)摩擦角的影響Fig.1 Influence of moisture content on cohesion and internal friction angle of laterite

1.1.1 含水率對(duì)紅土黏聚力的影響

圖1為干密度分別為1.40 g/cm3和1.00 g/cm3時(shí)紅土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與含水率的關(guān)系。圖1(a)表明，紅土的黏聚力隨含水率的變化存在最大值，這一最大值對(duì)應(yīng)的含水率約為27.5%，稍小于塑限，稍大于最優(yōu)含水率26.4%。當(dāng)含水率小于最優(yōu)含水率時(shí)，其黏聚力隨著含水率的增大而增大，約在最優(yōu)含水率和塑限之間達(dá)到最大;當(dāng)含水率大于塑限時(shí)，其黏聚力隨著含水率的增大而減小;干密度越大，黏聚力越大，干密度越小，黏聚力越小，干密度1.40 g/cm3時(shí)紅土的黏聚力大于干密度1.00 g/cm3時(shí)紅土的黏聚力。這是因?yàn)楹畻l件、干密度不同，水在紅土中的存在方式不同。

若含水率較小，備樣時(shí)，紅土顆粒表面吸附的水膜較薄，水在紅土中以強(qiáng)結(jié)合水方式存在，紅土顆粒自身吸附水的能力較強(qiáng)。制樣時(shí)，土體偏干，強(qiáng)結(jié)合水的存在導(dǎo)致顆粒之間的吸附能力較弱，顆粒移動(dòng)困難，需要較大擊實(shí)功才能達(dá)到要求的干密度，這時(shí)，土體處于偏干的半固態(tài)，孔隙以氣體為主，氣體隔開(kāi)了紅土顆粒，導(dǎo)致顆粒之間缺乏有效連接，因而連接較弱，表現(xiàn)為黏聚力較小。

隨著含水率增大，備樣時(shí)，紅土顆粒表面吸附的水膜增厚，水在紅土中的存在方式轉(zhuǎn)化為以弱結(jié)合水為主，紅土顆粒自身吸附水的能力減弱。制樣時(shí)，土體濕潤(rùn)，弱結(jié)合水的存在導(dǎo)致顆粒之間的吸附能力較強(qiáng)，顆粒較易移動(dòng)，只要較小擊實(shí)功就能達(dá)到要求的干密度，這時(shí)，紅土由半固態(tài)向可塑態(tài)轉(zhuǎn)化，孔隙中的氣體減少，顆粒之間由于弱結(jié)合水的存在連接作用增強(qiáng)，因而黏聚力增大;接近塑限，孔隙氣體的減少導(dǎo)致以弱結(jié)合水為主的水膜恰好增厚到足以使紅土顆粒之間的連接作用達(dá)到最強(qiáng)，因而黏聚力最大。

當(dāng)含水率進(jìn)一步增大，備樣時(shí)，紅土顆粒表面吸附的水膜進(jìn)一步增厚，水在紅土中的存在方式轉(zhuǎn)化為以自由水為主，紅土顆粒自身吸附水的能力進(jìn)一步減弱。制樣時(shí)，土體偏濕，自由水的存在導(dǎo)致顆粒之間的吸附能力減弱，水的潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，顆粒更易移動(dòng)，這時(shí)，紅土處于偏濕的可塑態(tài)，孔隙中的氣體越來(lái)越少，顆粒之間由于自由水的存在連接作用越來(lái)越弱，因而黏聚力越來(lái)越小。

同樣含水條件下，由于試驗(yàn)土樣的體積、土質(zhì)相同，因而干密度越大，土樣越密實(shí)，孔隙越小，孔隙占據(jù)的空間越少，相應(yīng)的，土顆粒占據(jù)的空間越多，表明土顆粒越多，顆粒之間的距離越小，引力越大，粒間連接作用越強(qiáng)，因而黏聚力越大。

1.1.2 含水率對(duì)紅土內(nèi)摩擦角的影響

圖1(b)表明，含水率的增大損傷了紅土的內(nèi)摩擦阻力。紅土的內(nèi)摩擦角隨著含水率的增大逐漸減小，干密度越小，內(nèi)摩擦角越大，這是因?yàn)楦擅芏刃〉募t土試樣在外荷載作用下易發(fā)生瞬時(shí)錯(cuò)動(dòng)變形，導(dǎo)致粒間咬合作用增強(qiáng)的緣故。

干密度相同，含水率較低時(shí)，土體偏干，紅土顆粒吸附水的能力強(qiáng)，顆粒粗糙度大，摩擦阻力較大，顆粒錯(cuò)動(dòng)困難，需要較大的外荷載才能促使顆粒移動(dòng)，因而內(nèi)摩擦角較大;隨著含水率的增大，紅土顆粒的粗糙度降低，水在紅土顆粒間的潤(rùn)滑作用加強(qiáng)，摩擦阻力減小，因而內(nèi)摩擦角減小。

含水率相同，干密度越小，孔隙越多，土體越松散，顆粒間多以點(diǎn)接觸連接為主，咬合程度較低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，外荷載作用下極易發(fā)生瞬時(shí)錯(cuò)動(dòng)變形，導(dǎo)致較小顆粒或團(tuán)粒立即充填在較大孔隙中，促使原有顆粒間的點(diǎn)接觸連接瞬時(shí)轉(zhuǎn)向以面接觸連接為主，粒間咬合程度陡然增強(qiáng)，顆粒錯(cuò)動(dòng)困難，摩擦能力提高，內(nèi)摩擦角增大。干密度越大，孔隙越小，土體越密實(shí)，顆粒間以面接觸連接為主，咬合程度較弱，連接力較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好，外荷載作用主要用于克服顆粒間的連接力，摩擦能力減弱，內(nèi)摩擦角減小。

1.2 含水率對(duì)紅土抗剪強(qiáng)度的影響

圖2(a)反映了干密度分別為1.40 g/cm3和1.00 g/cm3時(shí)紅土的加權(quán)抗剪強(qiáng)度與含水率的關(guān)系。圖2(a)表明，紅土的抗剪強(qiáng)度隨含水率的增大逐漸減小，干密度越大，抗剪強(qiáng)度越大。

干密度相同，含水率較低時(shí)，強(qiáng)結(jié)合水的存在使紅土處于半固態(tài)，顆粒之間的連接力弱，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，能夠承受較大的外荷載，因而抗剪強(qiáng)度大，且顆粒粗糙導(dǎo)致紅土顆粒之間的內(nèi)摩擦阻力大;隨著含水率的增大，強(qiáng)結(jié)合水外弱結(jié)合水的存在使紅土由半固態(tài)向可塑態(tài)轉(zhuǎn)化，顆粒之間的連接力增強(qiáng)，紅土的可塑性增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，承受外荷載的能力減弱，因而抗剪強(qiáng)度減小。隨著含水率的進(jìn)一步增大，弱結(jié)合水膜的進(jìn)一步增厚使紅土由塑態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化，紅土的可塑性減弱，與水作用的能力降低，弱結(jié)合水外自由水的存在導(dǎo)致水的潤(rùn)滑作用加強(qiáng)，紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，因而抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步減小。這一階段，水的潤(rùn)滑作用導(dǎo)致紅土顆粒之間的內(nèi)摩擦阻力和顆粒之間的連接力進(jìn)一步減弱。

而同樣含水條件下，干密度越大，紅土的密實(shí)性越好，黏聚力越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，內(nèi)摩擦角越小，承受外荷載的能力越強(qiáng)，但二者綜合作用的結(jié)果最終導(dǎo)致紅土的干密度越大，抗剪強(qiáng)度越大。

1.3 含水率對(duì)紅土壓縮性的影響

圖2 含水率對(duì)紅土抗剪強(qiáng)度和壓縮性的影響Fig.2 Influence of moisture content on shear strength and compression of laterite

圖2(b)為干密度為1.40 g/cm3的條件下含水率與紅土壓縮變形之間的關(guān)系。由圖2(b)可見(jiàn)，隨著含水率的增大，紅土的壓縮變形量增大。當(dāng)含水率由26.5%增加為34.2%時(shí)，200kPa的壓力下的壓縮變形量由0.612 mm增大到1.895 mm;含水率小于32.0%，壓縮變形量隨含水率增大較平緩;當(dāng)含水率超過(guò)32.0%，壓縮變形量的增長(zhǎng)較大。說(shuō)明含水率的增大降低了紅土抵抗壓縮破壞的能力，含水量越多，壓縮性越強(qiáng)，實(shí)質(zhì)上是損傷了紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

相同干密度下，含水率較小、低于塑限時(shí)，紅土處于半固態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，可塑性差，抵抗壓縮的能力強(qiáng)，因而變形量小，這時(shí)主要排除紅土孔隙中的氣體;含水率較大、高于塑限時(shí)，紅土處于可塑態(tài)，可塑性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，抵抗壓縮的能力減弱，因而變形量增大，這時(shí)既排除紅土孔隙中的氣體也排除紅土孔隙中的水;含水率更大時(shí)，紅土由可塑態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化，可塑性減弱，潤(rùn)滑作用增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，外荷作用下更易受到壓縮，因而變形量進(jìn)一步增大，這時(shí)主要排除紅土孔隙中的水。而同樣含水條件下，干密度越大，紅土的密實(shí)程度越高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好，抵抗壓縮的能力越強(qiáng)，因而變形量越小。

2 浸泡對(duì)云南紅土膠結(jié)能力和承載能力的影響

2.1 浸泡對(duì)紅土膠結(jié)能力的影響

表1為云南紅土浸泡前后的特性參數(shù)，其浸泡控制條件是針對(duì)松散紅土采用水溶液浸泡，其中，鐵離子質(zhì)量濃度對(duì)應(yīng)浸泡時(shí)間10個(gè)月，其他參數(shù)對(duì)應(yīng)浸泡時(shí)間20 d。為比較紅土在水溶液中鐵離子的遷移程度，同時(shí)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的鹽酸浸潤(rùn)紅土并在水溶液中浸泡7 d進(jìn)行對(duì)比。

表1 浸泡前后紅土的特性參數(shù)Table 1 Characteristic parameters of laterite before and after immersion

表1表明:

a.該紅土在水溶液中浸泡10個(gè)月，水溶液中鐵離子質(zhì)量濃度增加了0.13 mg/L以上;特別是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%的鹽酸浸泡7 d后，其水溶液中的鐵離子質(zhì)量濃度達(dá)到1.45 mg/L。說(shuō)明水的浸泡作用尤其是鹽酸的腐蝕作用［14］損傷了紅土中的膠結(jié)物質(zhì)，導(dǎo)致紅土中的鐵離子在水溶液中發(fā)生遷移，降低了紅土顆粒之間的連接能力，這與代志宏等［15］的研究一致。

b.與浸泡前比較，浸泡后，紅土的pH、燒失量以及陽(yáng)離子交換量都增大，pH增大了0.47，燒失量增大了0.83%，陽(yáng)離子交換量增大了0.0079 mmol/g。pH的增大說(shuō)明浸泡后紅土的酸性減弱，浸泡水溶液呈堿性(pH為8.16)，湯連生等［16］的研究表明堿性水溶液使含鐵離子物質(zhì)的膠結(jié)作用降低;燒失量的增大說(shuō)明浸泡出了更多的有機(jī)質(zhì);陽(yáng)離子交換量的增大說(shuō)明浸泡后離子交換作用加強(qiáng);其綜合作用的結(jié)果表明浸泡作用減弱了紅土顆粒之間的聯(lián)結(jié)，造成紅土顆粒及其連接的損傷。

c.顆粒分析表明，該紅土經(jīng)過(guò)20 d的浸泡，其粉粒由浸泡前的55.0%減小為浸泡后的54.1%，黏粒由浸泡前的42.5%增加為43.0%，說(shuō)明浸泡作用損傷了紅土顆粒及其顆粒間的連接，導(dǎo)致紅土顆粒變細(xì)，粉粒減少，黏粒增加，其實(shí)質(zhì)在于浸泡作用減弱了紅土顆粒的團(tuán)粒化程度，使較粗的顆粒分散成較細(xì)小的顆粒。

d.浸泡減小了紅土的相對(duì)質(zhì)量，由浸泡前2.855減小為浸泡后的2.853。相對(duì)質(zhì)量減小說(shuō)明紅土顆粒的質(zhì)量減小，而紅土顆粒的質(zhì)量與紅土中鐵離子的質(zhì)量濃度密切相關(guān)，質(zhì)量減小表示紅土中鐵離子的質(zhì)量濃度減小，而且水溶液中鐵離子質(zhì)量濃度的增大表明紅土中鐵離子的流失(浸泡前后水溶液中鐵離子質(zhì)量濃度增大了0.13mg/L以上)，浸泡作用使鐵離子遷移到水溶液中，其結(jié)果必然損傷紅土中鐵離子的膠結(jié)能力。

e.浸泡減弱了紅土的可塑性，塑性指數(shù)由浸泡前的17.2減小為浸泡后的17.0。塑性指數(shù)減小說(shuō)明浸泡作用引起紅土可塑性降低，紅土顆粒與水作用能力減弱。這是因?yàn)榻葸^(guò)程中水的軟化作用損傷了紅土顆粒之間的連接能力，雖然引起黏粒含量的增大，但溶解作用導(dǎo)致對(duì)紅土顆粒起重要膠結(jié)作用的鐵離子流失，必然減弱紅土顆粒對(duì)水的吸附能力。

f.浸泡前后該紅土的基本特性參數(shù)發(fā)生了變化，說(shuō)明浸泡作用對(duì)紅土具有重要影響，從而改變了紅土的特性。這是由于浸泡作用改變了紅土的含水狀態(tài)，浸泡過(guò)程中水對(duì)紅土顆粒及其膠結(jié)物質(zhì)的軟化溶解作用引起紅土中的離子特別是鐵離子的遷移，損傷了紅土顆粒之間的膠結(jié)能力，進(jìn)而損傷了紅土的承載能力。

2.2 浸泡對(duì)紅土承載能力的影響

圖3(a)為浸泡過(guò)程中紅土的含水率增量與浸泡時(shí)間的關(guān)系，圖3(b)為400 kPa壓力下紅土的抗剪強(qiáng)度隨浸泡時(shí)間的變化。圖中1號(hào)試樣的含水率為28.0%，干密度1.30 g/cm3，2號(hào)試樣的含水率為32.0%，干密度1.26 g/cm3，3號(hào)試樣的含水率為32.0%，干密度為1.13 g/cm3。

圖3(a)表明:不同初始控制條件下，紅土經(jīng)過(guò)浸泡，其含水率增大。浸泡初期，試樣的內(nèi)外含水梯度大，吸水較快，含水率增量大，這一浸泡時(shí)間約為0.5 h，1號(hào)樣含水率增長(zhǎng)了9.3%，2號(hào)樣增長(zhǎng)了4.4%，3號(hào)樣增長(zhǎng)了9.2%;后隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，試樣的內(nèi)外含水梯度減小，吸水變慢，含水率增長(zhǎng)不明顯，2號(hào)逐漸增大，1號(hào)和3號(hào)呈動(dòng)態(tài)變化(這可能與制樣不均勻有關(guān))。說(shuō)明浸泡過(guò)程中紅土的吸水集中在最初的短時(shí)間內(nèi)，而且土樣越干或密實(shí)性越差，吸水性越好。初始含水率相同的2號(hào)和3號(hào)試樣比較，由于2號(hào)試樣的干密度大于3號(hào)，所以表現(xiàn)出2號(hào)的吸水率小于3號(hào);而1號(hào)試樣雖然干密度較大，但由于其初始含水率較小，因而能夠吸入較多的水而使含水率增大。

圖3 浸泡對(duì)紅土含水率和抗剪強(qiáng)度的影響Fig.3 Influence of immersion on moisture content and shear strength of laterite

圖3(b)表明，不同初始控制條件下的紅土經(jīng)過(guò)浸泡，其抗剪強(qiáng)度降低。浸泡初期，抗剪強(qiáng)度下降較快，這一浸泡時(shí)間約為0.5 h，1號(hào)樣抗剪強(qiáng)度下降了50.0%，2號(hào)樣下降了34.0%，3號(hào)樣下降了18.8%。1號(hào)樣下降最大，是因?yàn)?號(hào)樣初始含水率較少，浸泡后吸水較快的緣故。隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，抗剪強(qiáng)度呈動(dòng)態(tài)變化，總體呈減小趨勢(shì)，說(shuō)明浸泡對(duì)紅土抗剪強(qiáng)度的影響主要集中在最初的短時(shí)間內(nèi)。

綜合分析表明，浸泡作用削弱了紅土抵抗剪切破壞的能力，損傷了紅土的承載能力，降低了紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這是因?yàn)榻葸^(guò)程的吸附作用導(dǎo)致紅土的含水率增大，一方面，必然導(dǎo)致水對(duì)紅土顆粒及其顆粒之間的連接產(chǎn)生軟化溶解作用，損傷紅土顆粒之間的膠結(jié)能力，削弱顆粒之間的聯(lián)結(jié)力，導(dǎo)致紅土承載外荷載的能力降低;另一方面，水在紅土顆粒之間起著潤(rùn)滑作用，造成顆粒間的摩擦能力降低，同樣導(dǎo)致紅土承載外荷載的能力降低，二者綜合作用損傷了紅土的承載能力。

3 云南紅土的含水條件影響機(jī)理

分析表明，含水條件變化引起紅土的性狀變化，其含水條件影響機(jī)理可以從紅土顆粒對(duì)水的吸附作用、水對(duì)紅土顆粒的軟化溶解作用以及水的潤(rùn)滑作用等幾個(gè)方面來(lái)解釋。

a.吸附作用:紅土顆粒間和顆粒內(nèi)大量孔隙的存在促使紅土具有強(qiáng)烈吸附水的能力。在含水率增大、浸泡等條件下，紅土內(nèi)外含水率不平衡，內(nèi)部含水率小于外部含水率，為了達(dá)到平衡，紅土顆粒不斷吸附外界水來(lái)增大自身的含水率。含水率較少時(shí)，吸附作用強(qiáng)，水的黏滯性促使水在紅土中起著一定的連接作用，紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好;隨著含水率增大，吸附作用減弱，水的黏滯性降低，顆粒間的連接作用減弱，紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低;含水率的進(jìn)一步增大，則造成紅土顆粒及其顆粒間連接的軟化和溶解。

b.軟化溶解作用:存在于紅土中的水，由于水分子的揳入導(dǎo)致紅土顆粒及其顆粒間的連接能力受到損傷。紅土含水率較多、浸泡時(shí)間較長(zhǎng)的條件下，一方面，紅土在吸水過(guò)程中，由于吸附作用，除了紅土顆粒吸附部分水以外，大量的水揳入紅土顆粒之間，促使紅土顆粒之間的水膜增厚，拉開(kāi)了紅土顆粒之間的距離，引力減小，損傷了紅土顆粒間的連接能力，水起著軟化紅土顆粒及其顆粒間連接的作用;另一方面，由于水對(duì)紅土顆粒間的膠結(jié)物質(zhì)起著水解作用，導(dǎo)致膠結(jié)物質(zhì)的溶解，進(jìn)一步降低了顆粒間的連接能力，最終導(dǎo)致紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低。

c.潤(rùn)滑作用:紅土中大量水的存在，由于顆粒周?chē)さ脑龊駥?dǎo)致紅土顆粒易于滑動(dòng)。紅土含水率進(jìn)一步增大、浸泡時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)的情況下，由于吸附作用，包裹紅土顆粒的水膜越來(lái)越厚;由于軟化溶解作用，紅土顆粒之間的距離越來(lái)越大，引力越來(lái)越小，溶解的膠結(jié)物質(zhì)增多，紅土顆粒之間的連接能力進(jìn)一步減弱，導(dǎo)致紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，抵抗外荷載的能力進(jìn)一步減弱。

紅土在含水率、浸泡等不同含水條件下，由于吸附、軟化溶解、潤(rùn)滑幾個(gè)方面的綜合作用，導(dǎo)致含水紅土的性狀發(fā)生變化，引起紅土的抗剪強(qiáng)度降低，壓縮性增大，承受外荷載的能力減弱。

4 結(jié) 論

a.含水條件的變化造成云南紅土的性狀發(fā)生變化，隨著含水率的增大和浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，紅土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，呈現(xiàn)出抗剪能力、抗壓能力、膠結(jié)能力減弱的損傷特征。

b.含水率的增大損傷了云南紅土抵抗剪切破壞和壓縮變形的能力，其黏聚力在最優(yōu)含水率附近存在最大值;偏干狀態(tài)下，黏聚力隨含水率的增大而增大;偏濕狀態(tài)下，黏聚力隨含水率的增大而減小;隨含水率的增大，其內(nèi)摩擦角和抗剪強(qiáng)度逐漸減小，壓縮變形逐漸增大。

c.浸泡作用損傷了云南紅土的膠結(jié)能力和承載能力，引起紅土呈現(xiàn)出顆粒減小、相對(duì)質(zhì)量降低、可塑性減弱、膠結(jié)能力和承載能力降低的損傷特征。隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，紅土的抗剪強(qiáng)度降低，特別是在浸泡初期，強(qiáng)度降低較大。

d.含水條件變化影響紅土性狀的實(shí)質(zhì)在于含水損傷了紅土顆粒及其顆粒間的連接，其含水條件影響機(jī)理可以從紅土顆粒對(duì)水的吸附作用、水對(duì)紅土顆粒及其顆粒間膠結(jié)物質(zhì)的軟化溶解作用、水在紅土顆粒間的潤(rùn)滑作用等幾個(gè)方面來(lái)解釋?zhuān)@幾個(gè)方面綜合作用的結(jié)果引起云南紅土的性狀發(fā)生變化。

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