Page 103 - 水利学报2021年第52卷第5期

2.2 试样制备 试验采用直径 101 mm、高度 200 mm 的标准圆柱体掺砾黏土试样，试样制备的难点

主要涉及二元介质混合料如何混掺均匀的问题。经过反复的尝试，本文采用湿法混掺、分层掺混、
分层击样的方法制备掺砾黏土试样，该方法可制得土石分布较为均匀的压实掺砾黏土试样（图 2），主
要制备过程如下：（1）使用木槌将风干黏土敲碎，并过 2 mm 筛，然后根据试验设计配比向风干土样
均匀喷洒一定质量的水，随后装入密封塑料袋中闷料 24 h 使其水分均匀。（2）采用振动筛将砾石按照
不同粒径进行筛分分组，砾石表面均匀喷洒一定量的水使其达到饱和面干状态，随后根据各试样掺
砾量设计配比分别称取 5 份同级配、同质量的砾石装入密封袋。（3）制样时将一份湿黏土与一份饱和
面干砾石混掺均匀，采用笔者改进的分层定位击实装置 ［19，29］ 将混合料压实至设计干密度（每层的压实
厚度为 40 mm），第一层混合料击实完成后将其表面充分刨毛，然后加入第二层掺混料，如此反复直
至 5 层，完成试样制备。

5 份黏土料 5 份砾石级配料 1 层掺砾黏土料

分层压实制样器 5 层土料分层击实成样

图 2 掺砾黏土试样制备

3 试验方案

3.1 冻融试验 将包裹有保鲜膜的掺砾黏土试样置于河海大学水工结构研究所自研的冻融试验箱内
进行冻融循环试验（图 3）。根据经验，12 h 的冻结或融化时间可足够保证样品内部温度到达平衡状
态，且冻融过程对土强度变形的劣化影响一般在第 1、2 次循环时最为显著，在 10 次左右时达到一个
较为稳定的状态。故本文试验拟定冻融方案为：-10 ℃下冻结 12 h，室温（约 20 ℃）下融化 12 h 为一个
循环，冻融循环次数取为：0、1、2、3、5、7 和 10。冻结过程为封闭系统下的多向快速冻结，以保
证冻结过程中试样内部水分迁移较少 ［30-31］ 。

温度控制柜
温度传感器探头
冻融循环箱

掺砾黏土试样

图 3 冻融循环试验箱
3.2 渗透试验 采用柔性壁三轴渗透仪，对经历不同冻融循环次数的掺砾黏土试样进行三轴渗透试

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