膨胀土中富含亲水性黏土矿物,在与水进行结合的过程中,其晶体构造层与层之间能吸进或析出不定量的分子水,故面网之间的距离可发生显著的变化,使膨胀土在宏观上表现出遇水膨胀、失水收缩的特性[1].膨胀土的膨胀性就是指膨胀土的体积随含水量的增减而胀缩的性能[2].不同膨胀性的膨胀土在吸水或失水后发生的体积膨胀量不同,由此产生的裂隙的开展程度也就不同,这必然会对膨胀土的强度产生不同的影响.按照膨胀性的大小,国内将膨胀土划分为弱膨胀土、中等膨胀土、强膨胀土3种类型[3].各类型膨胀土风化后的裂隙开展程度、抗剪强度是不同的,这与膨胀土体的物理状态及所受的风化条件有关,也与土体的膨胀性密不可分.一般而言,膨胀土只有在自身的状态或所处的环境发生变化时才表现出膨胀性.因此膨胀土膨胀性的大小不仅与土体中所含亲水性黏土矿物的成分及其数量多少有关,还受其自身状态及环境因素的影响.这些影响因素主要有土体的初始含水量、最终含水量、初始密度以及外部压力等[4].目前对膨胀土膨胀性的研究多集中在膨胀性与上述影响因素的关系方面[5-12],有关膨胀性影响膨胀土强度方面的研究鲜有报道,工程上遇到不同膨胀性膨胀土工程多是依靠经验进行处理.因此,系统地研究膨胀性对膨胀土强度的影响,弄清不同膨胀性膨胀土强度的下降规律,对于工程上妥善解决膨胀土问题具有重要的理论指导意义.本研究尝试通过试验来探讨不同膨胀性膨胀土的强度随裂隙开展而变化的规律,试图寻找膨胀性与膨胀土强度之间的关系,从而为工程上区别对待强、弱膨胀土提供理论依据.

1 材料与方法

1.1试验材料

原始土料为黏土,自由膨胀率为52%.膨润土为蒙脱石（纯度为85%）.

1.2试验方法

1.2.1试样的制备 为获取不同膨胀性的试样,试验采取对同一原始土料添加不同数量膨润土的方法来实现.试验共配制了3种自由膨胀率的混合土料,分别为弱膨胀土、中等膨胀土和强膨胀土.混合土料的配制比例、自由膨胀率及膨胀潜势见表1.

 

表1混合土料的配制比例Tab.1 Mixed soil configureproportion

  

自由膨胀率δ/%64 81 96 m（膨润土）∶m（膨胀土）1∶25 1∶20 1∶15膨胀潜势弱中强

试样的制备过程如下：

（1）配制混合土料.将原始土料碾碎晒干,过2 mm筛,然后按照表1中的配制比例向原始土料中添加膨润土.搅拌均匀后,密封保存,作为混合土料备用.

太湖流域是一个不可分割的有机整体，上述水问题不是单独、孤立的，许多是经济社会发展过程中出现的新情况、新问题，这些问题相互关联，互为因果，各种水问题之间存在着不可分割的联系。鉴于太湖流域的水问题是流域性综合性水问题，《太湖流域管理条例》的内容涉及防洪，供水，水资源配置、保护和水污染防治等诸多方面，为综合性行政法规，重点将国家水资源管理与保护、水污染防治的法律制度在太湖流域具体化，对水环境实施综合管理与治理，实行比其他流域更加严格的水资源管理、保护和水污染防治制度。

菟丝子种子无休眠期，发芽温度在15℃以上，最适温度在24～28℃，出土深度0～1cm，最深不过3cm，种子寿命1～2年，幼苗出土后成丝状体，随风旋转，遇寄主后即在接触部分产生吸盘，与土相联部分逐渐断开而寄生生活，若10d内遇不到寄主，将自行死亡。菟丝子能大量吸取寄主体内的营养而迅速蔓延，一株菟丝子可蔓延1m2以上，使寄主生长黄弱。菟丝子7～8月间开花结实，9月间成熟，此时寄主因营养被吸尽而死亡，寄主有茄科、豆科、菊科、藜科等植物。

（2）击实样的制备.对原始土料及混合土料以初始含水量为12%配备土料,将配好含水量的土料密封养护24 h,以保证土料的含水量均匀.然后以初始干密度为1.7 g/cm3采用击实法分5层击实制样,试样直径为3.91 cm,高度为8 cm,最后将制好的试样放于饱和器内抽气饱和,作为击实样备用.每种土料制样30个,分为6组,每组5个试样,其中4个用来进行三轴试验,1个用来拍取试样表面裂隙图像.

（3）干湿循环过程.饱和后的试样含水量较高,强度较低.为保证试样的完整性,不宜立即从饱和器内取出.先将试样放于饱和器内风干脱水2～3 d,待试样强度有所提高后,从饱和器内取出试样,架空放于室内阴干6～7 d,之后再次抽气饱和.该过程作为一次干湿循环.各组试样的干湿循环次数分别为0～5次.1.2.2三轴试验 对完成相应干湿循环次数的试样饱和后装入三轴仪压力室,进行固结不排水三轴剪切试验.三轴试验的设备采用南京土壤仪器有限公司生产的TSZ-3A型全自动应变控制式三轴仪,剪切应变速率为每min应变0.5%.固结过程的控制标准为：变形每h不大于0.005 mm,排水量连续2 h不大于0.01 mL,且历时不小于24 h.整个试验过程的相关操作方法严格遵守《土工试验方法标准》[13].

2 结果与分析

2.1试样表面裂隙照片

对完成干湿循环过程的试样表面进行拍照,得到不同膨胀性试样表面裂隙的照片（见图1）.

  

图1不同膨胀性试样表面裂隙照片（0～5次干湿循环）Fig.1 Surfacecracksphotofromdifferent expansivesamples

由图1可知,不同膨胀性的试样,其表面裂隙随干湿循环次数的增加而发展的规律与趋势基本相同,即试样表面裂隙随干湿循环次数的增加而不断发展,前两次干湿循环试样表面微小裂隙发展迅速,之后裂隙宽度增加、深度加大,裂隙向试样内部逐渐发展.说明干湿循环可加速试样裂隙的发展.但不同膨胀性的试样在完成相同次数的干湿循环过程后,试样表面裂隙开展的具体情况不同.通过观察与对比可以看出,试样的膨胀性（自由膨胀率）越大,在相同次数的干湿循环下其表面裂隙的数量越多,裂隙的宽度也越大.说明膨胀性影响试样的裂隙开展程度,从而也将影响试样干湿循环后的强度指标.

不会讲故事的老师不能成为一个好的历史教师，只会讲故事的老师不能成为优秀的高中历史教师。新一轮高中历史课程改革将历史学科核心素养的培养作为课程要达到的目标，因此，在高中历史教学中，尤其是必修3思想文化史的教学中，我们不仅需要一两则故事来活化教学内容，提高课堂趣味性，帮助学生深入浅出地理解历史知识；更需要教师博览群书，紧跟学科学术研究前沿，节选经典的史料来深化教学重难点，让学生在教师指导下，运用材料，主动思考，合作探究，落实学科能力培养目标。

2.2试样表面裂隙图像灰度熵的变化情况

由表2可知,自由膨胀率对膨胀土强度指标黏聚力c影响显著,强、弱膨胀土的强度指标黏聚力c相差可达一倍以上,而对强度指标内摩擦角φ影响较小.这表明,工程中处理膨胀土问题时,应多加注意黏聚力c取值的大小,特别是处理强膨胀土时更应谨慎对待,因为强膨胀土的黏聚力c比弱膨胀土要小许多.

  

图2试样裂隙图像灰度熵与自由膨胀率的关系Fig.2 Therelationship between gray entropy and freeswellingratio

由图3可知,干湿循环后不同自由膨胀率试样的强度是不同的,自由膨胀率越大的试样,其强度指标黏聚力值和内摩擦角值越小.这表明膨胀性会影响膨胀土干湿循环后的强度,膨胀性越大,干湿循环后膨胀土的强度越低.

2.3三轴试验结果

由图5可知,试样强度指标黏聚力和内摩擦角均随裂隙图像灰度熵的增加而降低,且不同膨胀性试样强度指标随灰度熵变化的规律基本相同,但膨胀性越大,试样裂隙图像灰度熵的最大值也越大.表明膨胀土的强度与灰度熵之间具有明显的相关性,膨胀性越大,裂隙图像灰度熵最大值也越大,则膨胀土裂隙开展程度越高,强度也就越低.

见我不信，他给我讲了当下各种扶贫政策，他属于精准扶贫一类的。我一时还有些听不大明白，待他办了出院手续回来收拾东西，我说“真的没花钱？”

  

图3试样强度指标随自由膨胀率的变化关系Fig.3 The relationship between strength index and free swelling ratio

由图2可知,试样表面裂隙图像的灰度熵随自由膨胀率的增加而增大,且灰度熵随自由膨胀率的这种递增关系在不同干湿循环次数下均存在.灰度熵越大,表明试样裂隙的开展程度越高,因此图2亦可说明自由膨胀率越大的试样在干湿循环后试样裂隙的开展程度也越大.

由图3还可以得到不同膨胀性试样强度指标随干湿循环次数变化的关系,结果见图4.

  

图4不同膨胀性试样强度指标与干湿循环次数的关系Fig.4 Therelationship between strength index and wet-dry cycle timesfromdifferent expansivesamples

由图4可知,随着干湿循环次数的增加,试样强度持续降低.在干湿循环初期试样强度下降显著,在两三次干湿循环后趋于平缓.结合图1可以看出,试样随干湿循环次数的增加而出现裂隙发生发展的情况,裂隙的开展由快到慢,试样强度的下降也是由快到慢,二者基本一致,说明裂隙的开展是干湿循环后膨胀土强度下降的主要原因.不同膨胀率的试样在未干湿循环前,它们的强度相差不大,但干湿循环后却产生了明显的差异,自由膨胀率越大的试样,其强度下降越显著.这说明膨胀土强度的下降不仅与干湿循环有关,还与膨胀性密切相关.特别是对于黏聚力,干湿循环后由于膨胀性不同而引起的强度下降差异非常显著,但膨胀性对于内摩擦角的影响很小.在4次或5次干湿循环后,各组试样的强度变化已不明显,可以此时的强度作为下降后的膨胀土强度（也称为裂隙充分发展的强度或强风化时的强度）.

为了研究两弹簧连杆初始角度θ1、θ2对机械臂性能的影响，本文设置了不同θ1、θ2的9组仿真试验。考虑到机械臂实用性，θ1、θ2不宜过大，θ1、θ2过大会使得机械臂整体高度过高以及机械臂有效长度过短，影响其实际使用性能，为此θ1、θ2的取值范围规定在(0°,45°]内。仿真试验相关参数如表2所示。

图5显示了不同膨胀性试样的强度指标与其表面裂隙图像灰度熵的关系.

在实施创新创业的过程中，必须深刻理解创新创业的内涵和外延，如果对创新创业教育概念的要素、结构、架构缺乏深刻的理解，则极易导致实施路径的偏差。从2010年国家大力提倡高校开展创新创业教育、鼓励大学生自主创业至今，创新创业教育已经形成了一套相对完整的话语体系和初见雏形的技术路线，但针对创新创业的具体定义是不明确的。

  

图5试样强度指标与裂隙图像灰度熵的关系Fig.5 Therelationship between strength index and gray entropy

由三轴试验得到的试样的黏聚力、内摩擦角等强度指标,其与自由膨胀率的关系见图3.

2.4自由膨胀率与下降后的膨胀土强度的关系

在工程中,对膨胀土强度的选取通常要考虑最危险的工况,即须选取下降后的饱和强度,其值主要是受裂隙开展程度的影响,膨胀性又影响膨胀土的裂隙开展程度.故可考虑将膨胀性与下降后的强度建立联系,为工程中强、中、弱膨胀土强度指标的选取提供理论基础.本文大量的试验结果显示,试样在5次干湿循环后,其强度的变化已不明显,因此可将5次干湿循环后的强度指标作为下降后的膨胀土强度.不同膨胀率试样下降后的强度见图6.

  

图6自由膨胀率与下降后膨胀土强度的关系Fig.6 Therelationship between freeswellingratioand thedecreased strength

对于本文试验的土样,下降后的强度与自由膨胀率的关系可表示为

由图6可知,自由膨胀率对下降后的强度指标黏聚力影响显著,但对内摩擦角影响很小.随着自由膨胀率的增大,黏聚力呈线性递减,而内摩擦角变化不大.

 

式（1）中, 为无裂隙时的饱和强度指标, 为下降后的饱和强度指标,δ为自由膨胀率.式（1）考虑了膨胀性对膨胀土强度的影响,可用来估算膨胀土的长期强度.但膨胀土的长期强度除受膨胀性影响外,还受土体的矿物成分、结构组成、初始状态以及外部条件等因素的影响,要对膨胀土的长期强度进行准确的表达,必须考虑各因素的影响,作进一步深入的研究.

根据式（1）估算的无膨胀、弱膨胀、中等膨胀和强膨胀土的长期强度变化范围见表2.

 

表2不同膨胀潜势膨胀土长期强度的变化范围Tab.2 Therange of long termstrength fromdifferent swelling potential soil

  

长期强度变化范围膨胀潜势 自由膨胀率δ/%无膨胀弱膨胀中等膨胀强膨胀δ＜40%40%≤δ＜65%65%≤δ＜90%δ≥90%黏聚力c/kPa c＞28.6 21.4＜c≤28.6 14.2＜c≤21.4 c≤14.2内摩擦角φ/°φ＞12.3 11.5＜φ≤12.3 10.7＜φ≤11.5 φ≤10.7

裂隙图像的灰度熵可以较好地反映膨胀土裂隙的开展情况.裂隙图像的灰度分布越集中,其灰度熵越小,土体处于裂隙不发育状态；反之,灰度熵越大,土体裂隙也越发育[14].而不同膨胀性的试样完成相同次数的干湿循环后,其裂隙开展程度是不同的.因此,不同膨胀性试样表面裂隙图像的灰度熵也不相同.对图1中试样的表面裂隙图像按照文献[8]中计算图像灰度熵的方法进行灰度分析及计算,得到干湿循环后不同膨胀性试样表面裂隙图像灰度熵的变化情况,结果见图2.

2.5不同自由膨胀率下膨胀土强度指标随干湿循环次数的变化关系分析

通过观察及拟合计算发现,图4中所示的各组试样的强度指标随干湿循环次数的增加所表现出的变化规律可采用式（2）的双曲线表达式进行拟合[15].

 

式（2）中,n为干湿循环次数,cn和φn为n次干湿循环后试样的饱和强度指标,c0和φ0为0次干湿循环时试样的饱和强度指标,ac、bc、aφ、bφ为拟合参数.其中,ac、aφ表示的是试样饱和强度指标随干湿循环次数n下降的剧烈程度；bc、bφ表示的是当n→∞时,试样饱和强度指标下降值倒数的渐进值,即c0－1/bc和φ0－1/bφ分别表示试样饱和强度指标随干湿循环次数下降的终值.

拟合参数ac、bc、aφ、bφ实际上反映了某种膨胀土经不同次数的干湿循环后强度产生的下降,而膨胀性不同,这些参数也不相同.对不同自由膨胀率试样的三轴试验结果分别进行拟合,得到各拟合参数（见表 3）.

 

表3双曲线拟合结果Tab.3 Hyperbolafittingresults

  

自由膨胀率/%ac bc aφbφ 0.106 0.108 0.105 0.104 52 64 81 96 0.015 9 0.015 2 0.012 7 0.009 8 0.015 5 0.014 1 0.013 5 0.012 4 0.097 0.091 0.073 0.051

由表3可知,各拟合参数均随膨胀率的增大而减小.为判断各拟合参数之间是否存在某种数学联系,将表3的结果进行拟合,结果见图7.

由图7可知,拟合参数ac、aφ、bc随自由膨胀率呈线性递减的关系,而拟合参数bφ受自由膨胀率的影响很小,基本为一常数值.前面已经提及,参数ac、aφ反映的是强度指标下降的剧烈程度,而bc、bφ则与强度指标的最终下降值相关,因此图7所示的结果亦可说明,随着自由膨胀率的增加,试样强度指标下降的剧烈程度不断加大,黏聚力下降的终值不断减小,而内摩擦角下降的终值则基本保持不变.

（2）对购置崭新的汽车货车等固定资产应该想到最节税的办法方案去执行。在营业税改增值税的方案落实之后，购入机器设备等固定资产的进项税额是可以开始扣除掉的，因此物流公司应该努力想方设法去研究应该在哪个时间点上去购置新的固定资产，以何种方式去购置，购置哪种金额的设备，该设备的预计使用年限及耗损率等等，才能以最优的方式去节税少税。

  

图7拟合参数随自由膨胀率的变化关系Fig.7 The relationship between fitting parametersand freeswellingratio

对于本文所用土样,各拟合参数与自由膨胀率具有如式（3）的关系.

 

3 结论

本文在已有研究的基础上,研究了膨胀性对膨胀土强度的影响,分析了不同膨胀性膨胀土强度随裂隙开展程度以及干湿循环次数变化的规律,得到以下主要结论：①膨胀土的强度不仅受裂隙发育度、饱和度和密度的影响,还受土体膨胀性的影响.试样的膨胀性越大,干湿循环后试样的裂隙开展程度越高,相应地,强度指标产生的下降也越显著.②下降后的膨胀土强度指标c5、φ5随自由膨胀率呈线性递减的关系,但自由膨胀率对c5影响较大,对φ5影响较小.③自由膨胀率对膨胀土强度指标黏聚力c影响显著,强、弱膨胀土的强度指标黏聚力c相差可达一倍以上,工程中处理膨胀土问题时,应多加注意黏聚力c取值的大小,特别是处理强膨胀土时更应谨慎对待.④不同膨胀率下,膨胀土强度指标与干湿循环次数呈双曲线递减的关系,曲线的计算参数多数与自由膨胀率相关.

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