當變形受到約束時，膨脹土吸濕過程中會對邊界產(chǎn)生壓力，即膨脹壓力，表征內(nèi)部顆粒間力與外部邊界條件之間的力學(xué)平衡。因此，膨脹壓力是一個表征膨脹土力學(xué)特性的重要參數(shù)，也是評估工程穩(wěn)定性的質(zhì)量指標。在給定條件下，膨脹壓力主要依賴于孔隙水的化學(xué)條件。而在工程長期運行過程中，地下水的化學(xué)組分以及濃度是動態(tài)變化的，這些作用對膨脹壓力的發(fā)展產(chǎn)生重要影響。因此，在分析設(shè)計膨脹土的重大工程問題時，關(guān)鍵難題之一在于如何有效地預(yù)測孔隙水化學(xué)條件改變對膨脹壓力的影響。

　　武漢巖土所韋昌富研究團隊提出了一個考慮了顆粒間物理化學(xué)作用的膨脹壓力的預(yù)測方法，采用了粒間應(yīng)力的概念，能夠考慮粘土顆粒與飽和流體之間微觀的物理化學(xué)作用，以及由于粘土顆粒表面帶有固定負電荷導(dǎo)致的孔隙溶液中離子濃度的梯度分布。該方法提出孔隙溶液對膨脹壓力的作用有兩種機制：（1）孔隙溶液濃度對粒間應(yīng)力的影響，采用Donnan’s滲透壓來表征；（2）孔隙溶液濃度對體積模量的改變，該機制的作用比第（1）種機制影響較弱。同時，開展試驗得到了不同密實度狀態(tài)下強膨脹土的膨脹壓力隨鹽溶液濃度的變化規(guī)律，以及通過彎曲元件技術(shù)獲得了體積模量與濃度之間的關(guān)系。通過與試驗結(jié)果對比以及文獻中不同范圍內(nèi)的膨脹壓力進行預(yù)測，驗證了該預(yù)測方法在整個膨脹壓力范圍內(nèi)的有效性。

　　相關(guān)成果發(fā)表于《Applied Clay Science》上，得到國家自然科學(xué)基金（11502276, 41572293和51639008）的資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.02.011

　　八種不同土體測量膨脹壓力與預(yù)測值對比：（a）低膨脹壓力；（b）高膨脹壓力

　?。ㄎ?圖 土動力學(xué)組）