膨脹土為一種具有顯著脹縮性的特殊性土，其廣泛分布于世界各地并造成各種工程問(wèn)題。工程中存在各種動(dòng)荷載如地震、交通荷載和樁基貫入等，使得許多巖土工程結(jié)構(gòu)物如擋墻、地基等常處于小應(yīng)變狀態(tài)（＜0.1%），因此土體的變形特性受到越來(lái)越多的關(guān)注。土體小應(yīng)變剪切模量是分析土體或土工結(jié)構(gòu)物變形特性和動(dòng)荷載作用下場(chǎng)地動(dòng)反應(yīng)所需的關(guān)鍵參數(shù)，隨著變形的增大，小應(yīng)變剪切模量通常表現(xiàn)出非線(xiàn)性衰減特性。目前多采用經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)描述土體小應(yīng)變剪切模量的非線(xiàn)性衰減特性，缺乏對(duì)土體小應(yīng)變剪切模量非線(xiàn)性衰減機(jī)理的研究。另外，改性膨脹土通?？勺鳛榻ㄖ牧箱佋O(shè)路基，為此需要針對(duì)性研究交通動(dòng)荷載下改性膨脹土小應(yīng)變剪切模量的非線(xiàn)性衰減特性。

　　中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所特殊土土力學(xué)組研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)共振柱試驗(yàn)系統(tǒng)研究了土體結(jié)構(gòu)、平均有效應(yīng)力、加卸載應(yīng)力路徑和振動(dòng)循環(huán)次數(shù)對(duì)膨脹土小應(yīng)變剪切模量的影響，揭示了土體小應(yīng)變剪切模量的非線(xiàn)性衰減規(guī)律，并提出了反映土體小應(yīng)變剪切模量演化規(guī)律的統(tǒng)一損傷模型。同時(shí)，采用石灰對(duì)膨脹土進(jìn)行改性，研究了石灰改性膨脹土小應(yīng)變剪切模量的非線(xiàn)性衰減特性。研究發(fā)現(xiàn)土體小應(yīng)變剪切模量的非線(xiàn)性衰減特性本質(zhì)上可看作是土體變形導(dǎo)致的損傷行為，且土體小應(yīng)變剪切模量的非線(xiàn)性衰減規(guī)律均可通過(guò)統(tǒng)一損傷模型進(jìn)行描述。石灰能夠很好地提升膨脹土的小應(yīng)變剪切模量，但同時(shí)也增大了膨脹土的脆性，工程中建議采用少量的石灰對(duì)膨脹土進(jìn)行處理。該研究可為小應(yīng)變范圍內(nèi)巖土工程變形分析提供理論和實(shí)際指導(dǎo)。

　　相關(guān)研究成果近期發(fā)表于Engineering Geology和Journal of Soils and Sediments期刊上。研究工作獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No.2019YFC1509901）的資助。

　　論文鏈接：

　　https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2023.107017

　　https://doi.org/10.1007/s11368-023-03570-3

圖1 膨脹土小應(yīng)變剪切模量衰減規(guī)律　　

圖2 損傷模型結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較

圖3 石灰改性膨脹土小應(yīng)變剪切模量衰減特性

圖4 石灰改性膨脹土微觀結(jié)構(gòu)特征