合肥膨胀土标准吸湿含水率的特征

标准吸湿含水率是《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）推荐的三项膨胀土判别指标之一,以合（肥）－六（安）－叶（集）高速公路为工程背景,探讨了该指标在合肥膨胀土判别与分类中的适用性以及与其他指标如液限、塑性指数、自由膨胀率和小于0.002 mm胶粒含量的相关性问题。研究发现：标准吸湿含水率能反映膨胀土膨胀潜势的差别,但规范推荐的判别标准不适用于合肥膨胀土的判别。标准吸湿含水率与液限等其他判别指标具有一定的相关性,相关系数的平方达0.468～0.663,说明标准吸湿含水率能够反映膨胀土的本质属性,可以作为判别指标。     

膨胀土多指标定量分类方法研究

膨胀土的胀缩等级评判是进行膨胀土治理的首要任务,对膨胀土的判别与分类方法开展研究具有重要意义。本文在前人研究的基础上,选取膨胀土分类常用的4项指标(液限、塑限、自由膨胀率和标准吸湿含水率),利用粗糙集理论对各指标在分类时的重要性进行评价,进而建立一种简单的膨胀土多指标定量分类方法,易于工程实践操作。     

引江济淮试验工程膨胀土电导率特征实验研究

南水北调中线工程实践研究表明,膨胀土的电导率与自由膨胀率呈现线性关系。引江济淮试验工程为开发膨胀土判别快速方法以及提出针对江淮地区土质的电导率法判别适用标准,开展膨胀土电导率特征实验研究。工程现场取多组土样进行基本性质、膨胀性和不同含水率下的电导率实验,寻求该地区膨胀土电导率与含水率和自由膨胀率的关系。研究表明,电导率随土体含水率增加呈现先增加后减小的变化趋势,土体处于液限含水率附近状态下,具有最强的导电性,电导率具有峰值特征。相同含水率条件下,土体的膨胀性越强电导率越大;电导率和自由膨胀率总体上线性相关,试样在液限含水率附近时相关性最大;线性经验模型的精度由相关性水平控制,本试验提出的江淮地区弱膨胀土电导率经验模型的精度控制标准为R2=0.78,可以达到自由膨胀率实测值的精度水平,具有实用价值。     

风干含水量W65用作膨胀土判别分类指标的可行性研究

本文针对膨胀土的判别分类指标存在的一些问题,提出一种新指标--风干含水量W65.文中详细研究了它的测试方法,它与膨胀土的物理化学活性,物性指标及自由膨胀率ef等的关系。结果表明,W65能很好反映膨胀土的矿物组成或物理化学活性特征,而ef或WL则更能反映土的粒度组成或分散性特征。最后,在继承ef的判别分类成果基础上,考虑到塑性图的优点,建议采用W65-WL判别分类图。该图能区分膨胀土与典型红粘土,较单一指标判分膨胀土更合理适用。     

膨胀土判别与分类方法探讨

膨胀土的胀缩等级评判是进行膨胀土处治的首要任务,开展膨胀土的判别与分类方法探讨具有重要意义。对现有膨胀土判别与分类方法进行了评价,对反映和表征膨胀土胀缩机理和特性的指标进行了深入探讨,提出了以能充分反映和表征膨胀土胀缩机理和特性的液限、塑性指数、自由膨胀率、小于0.005 mm颗粒含量、胀缩总率等5个指标作为膨胀土的判别指标,建立了一种新的膨胀土判别与分类方法,并通过试验进行了验证。新的膨胀土判别与分类方法具有准确度高、易操作的优点。     

膨胀试验指标间不协调性问题分析

具有膨胀土工程地质性质的粘性土,膨胀试验指标有时会表现为不协调性,膨胀率(δep)、膨胀力(Pe)、自由膨胀率(δef)指标显示不出膨胀性能的一致性。从土的物理、力学、水理性质及土的膨胀机理上,结合具体土工试验个案,笔者分析和讨论了产生膨胀试验指标间不协调性问题原因的多种可能性。其主要原因可能在于:土的天然含水率(w0)较高;土的渗透系数(K)较小;土体内部粘粒含量较高;土体内部矿物颗粒体积且已完成相对膨胀变形;且当试验样品被一定荷重压缩以后,土的天然结构发生改变,实际上,试验水已不易或极不易进入粘性土试样(V=60cm3)的有限孔隙空间的通道,土体内的粘土矿物颗粒,此时已不可能与水起膨胀性水化作用,膨胀率(δep)、膨胀力(Pe)指标故此显示不出它的膨胀性能。这样,就发生了膨胀试验指标间所谓不协调性的问题。作为膨胀土的地基,在地基技术处理工程造价上,有别于非膨胀土地基。如何判断膨胀土与非膨胀土,划分膨胀土的膨胀等级,提高膨胀土地基变形控制设计的精度,加强膨胀土地基的稳定性是工程地质勘察与工程建筑设计中一个较为重大的课题。因此,膨胀试验指标的正确获取和分析,显得非常重要。     

蒙皂石含量与膨胀土膨胀势指标相关关系研究

对沿南水北调中线工程邯郸永年、南阳、平顶山等地区及襄樊、荆门钟祥地区采集的各类地表、近地表膨胀土样品5 6件 ,运用现代XRD定量方法和有机染料吸附方法测量了粘土矿物成分和蒙皂石含量 ,同时测定了它们的液限、塑限、自由膨胀率、比表面积、粘粒、胶粒含量等指标。蒙皂石含量与各种膨胀势判别指标研究表明 ,蒙皂石含量是各种膨胀势的主要控制因素。当然 ,各种测量误差 (主要是蒙皂石含量的测量误差 )也是影响膨胀势判别的因素。Seed膨胀势较本文采用的推荐方案划分结果高 1～ 2个级次。蒙皂石含量与各参量之间呈线性、对数、指数关系 ,与粘土矿物的诊断吸收特性一起 ,这为膨胀土遥感提供了基础.     

基于粗糙集的膨胀土分级指标重要性分析

现行的膨胀土分级指标相互之间存在一定的关联,具有不同的重要性。提出了运用粗糙集理论完善和优化膨胀土胀缩指标体系的分析方法,通过计算膨胀土评判指标与评判结果的粗糙依赖度来确定评价指标的重要性。计算结果表明,自由膨胀率、膨胀力、50 kPa压力下的膨胀率和胀缩总率4个指标中,自由膨胀率是评判膨胀土胀缩等级的1个最重要的指标,膨胀力、50 kPa压力下的膨胀率和胀缩总率的重要性依次降低。所提出的分析方法为优化与改进膨胀土胀缩等级评判指标体系提供了合理而有效的依据。     

自由膨胀率试验的影响因素

自由膨胀率是反映黏性土的膨胀性的指标之一,对判别膨胀土有较大参考价值。由于试验所需仪器设备简单,操作简便,自由膨胀率试验是目前国内测定黏性土胀缩特性时采用较多的试验项目,但因我国现行土工试验方法标准和行业规程对自由膨胀率试验方法的一些细节的规定和说明存在不足之处,使得试验人员即使完全按标准和规程规定的方法对同一土样进行试验,也很容易出现试验结果相差较大的现象。为使自由膨胀率试验方法更完善,试验结果更稳定,分析了影响试验结果的两个主要人为因素,并针对现行的标准和规程中存在的不足提出了改进建议。     

膨胀土判别与分类的Fisher判别分析方法

介绍了数理统计中常用的判别分析方法——Fisher判别分析法，结合合（肥）－六（安）－叶（集）高速公路工程，利用SPSS软件对沿线采集土样进行了Fisher判别分析，得出了适合该地区膨胀土判别与分类的判别方程。分析表明： (1)利用Fisher判别分析法仅需几项基本物理性质指标，参数的试验操作大众化、规范化，试验条件明确、设备简单、周期短。在统计意义的基础上可以对膨胀土正确分类；(2)判别函数中，塑性指数的系数最大，说明判别函数对塑性指数值敏感，塑性指数能较好反映土的膨胀潜势；(3)利用SPSS软件进行判别分析，简易方便，分类效率高，对膨胀潜势的划分结果统计意义明显，能够为膨胀土的分类提供依据。对该判别方程进行了检验，发现其适用性好，判别分析方法在膨胀土判别与分类中有较好的应用前景。     

Swelling behaviour of expansive soil treated with fly ash–GGBS based binder

In this article, the potential of a binder developed by admixing fly ash and ground granulated blast furnace slag (GGBS) to stabilise expansive soils is evaluated. Laboratory tests included determination of free swell index, swell potential and swelling pressure tests of the soil/binder mixtures at different mixing ratio. The test results showed decrease in the swelling behaviour of the soil with increase in binder content. The percent swell–time relationship was observed to fit the hyperbolic curves enabling us to predict the ultimate percent swell from few initial test results. Addition of 1% of lime to the binder showed further improvement in reducing swelling. A good linear relationship is established between percent oedometer swell and modified free swell index (MFSI) for soil/binder mixtures without lime but the same has not been observed in the presence of lime. The compressibility characteristics of the soil/binder mixtures reduced nominally with increase in binder content but in the presence of lime, the compressibility reduced significantly. Binder used in this study has been found to be effective and economic to stabilise expansive soils with lesser amount of chemical additives such as lime.     

引江济汉工程渠坡膨胀土分级评价量化模型研究

膨胀土的膨胀潜势由于受到诸多因素的控制,其量化分级长期以来都是一个未能得到很好解决的难题。本文以南水北调中线引江济汉工程渠坡膨胀土为研究对象,通过对试验数据的分析,给出了膨胀土分类的建议取值;依据该分类标准,综合人工神经网络、Fisher判别分析以及粗糙集理论3种数学方法,对40组土样的膨胀等级进行了综合性指标的判别分析,通过比较研究,确定了最终的分级结果;根据每种数学方法的判别结果与操作方法,基于理论相对简单、操作简便、易于为广大科研工作者接受的原则,建议优先考虑Fisher判别方法对膨胀土进行分级评判;结合样品的蒙脱石含量,给出了分级标准的建议值,验证了膨胀土分级数学方法的可靠性,从而为引江济汉工程后续开挖渠道段膨胀土的分类及判别提供了理论依据。     

土样制备对自由膨胀率的影响及其改进方法

着重论述了土样制备对自由膨胀率试验成果的影响。试验研究发现,3种口径（4.5,5,5.5 mm）和3种下落高度(5,10,15 mm)对取土质量和试验结果影响不大,但颗粒粉碎程度的影响非常明显。规程中土颗粒过0.5 mm筛的规定不够完善,在此粒径范围内3种粒组（0.25～0.5,0.1～0.25,<0.1 mm）的土样,其自由膨胀率结果存在差异。其中,前两者差别不大,<0.1 mm粒组土样的试验结果一般较前两者低30 %～45 %,与膨胀土其他属性指标不匹配。研究结果表明：不同粒径土样在10 mL量土杯中质量相差多达2 g,取土质量是影响自由膨胀率结果的主要因素之一,颗粒结构变化也有可能是影响因素之一,建议土样粒径范围为0.1～0.5 mm。     

粉煤灰改良膨胀土试验研究

研究掺粉煤灰对合肥膨胀土的物理性质指标以及胀缩性指标等的影响,探讨利用粉煤灰改良膨胀土的措施与效果。试验研究结果表明,在膨胀土中掺入适量的粉煤灰可有效降低膨胀土的塑性指数、降低膨胀势、减小线缩率与降低活性。在膨胀土中掺入粉煤灰还可改变膨胀土的击实特性,一定击实功作用下,随着掺灰率的增加,土体的最优含水率与最大干密度均减小,膨胀土中掺入粉煤灰后,膨胀土可在较小的含水率下通过击实或压实达到稳定。掺灰膨胀土的膨胀量与膨胀力随养护龄期的增长而减小;没有经过养护的掺灰土,其无侧限抗压强度随掺灰率的变化几乎没有变化,经过7 d养护后,土的无侧限抗压强度有所增长,并且存在一个峰值点,合肥膨胀土的无侧限抗压强度所对应的最佳掺粉煤灰率约为15 %～20 %。     

膨胀土的电导率与膨胀性的关系研究

膨胀土是一种高塑性、强亲水的黏性土。由于黏土矿物含量较高,膨胀土颗粒的交换阳离子含量也较高,总比表面积较大,在电导率测试指标上反映是膨胀土的导电性随膨胀性的增大而增强。选取强、中、弱3种不同膨胀等级的代表性试样,采用无电极电阻率测定仪和便携式电导率探头,测试了膨胀土泥浆和孔隙水溶液电导率测试,采用原子吸收光谱仪检测了膨胀土孔隙水溶液中的离子种类、含量等。研究表明,膨胀土孔隙水溶液的导电性与膨胀土泥浆的导电性均随膨胀性增大而增大,膨胀土的电导率和自由膨胀率具有良好的线性关系,工程中可以利用这一原理进行膨胀土的快速判别。