膨胀土是一种主要矿物成分为强亲水性矿物的特殊粘土,由于其吸水膨胀、失水收缩、具有较大往复胀缩变形等特殊性质而长期对工程建筑物产生破坏作用。研究膨胀土与结构物的相互作用有很重要的工程意义。本文设计了新的测力装置和模型试验系统,利用离心模型试验技术研究了膨胀土与刚性挡土墙的相互作用。 控制填筑土体的干密度、含水量,进行了不同浸水条件的试验,探讨了回填膨胀土静止侧压力分布及其对不同浸水条件的反应,并观察研究了土体的吸水膨胀情况。为了确定含水量与基质吸力的关系,进行了滤纸法试验测量基质吸力,结果表明吸力和含水量存在半对数线性关系,并将这一结果用于非饱和膨胀土压力的分析中。 从土体弹性平衡和吸力理论出发分析了非饱和膨胀土静止土压力,对应于非饱和土的双应力变量,提出分别与上覆压力σ_v相关的静止土压力系数k_σ和与基质吸力u_s相关的静止土压力系数k_s两个概念。理论分析与实测结果的对比说明该分析方法合理准确,适合不同的浸水条件。 在土体充分浸水的情况下,折减后的膨胀力也可以用于膨胀土压力的分析中,试验结果表明对于不同填筑干密度的土体折减系数的值有较大差异,对同种填筑干密度的土体则差异不大。